JP5793483B2 - Magnetic recording head and disk device provided with the same - Google Patents

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Description

ここで述べる実施形態は、ディスク装置に用いる磁気記録ヘッド、およびこの磁気記録ヘッドを備えたディスク装置に関する。   Embodiments described herein relate to a magnetic recording head used in a disk device, and a disk device including the magnetic recording head.

ディスク装置として、例えば、磁気ディスク装置は、ケース内に配設された磁気ディスクと、磁気ディスクを支持および回転駆動するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報のリード/ライトを行う磁気ヘッドと、を備えている。磁気ヘッドは、サスペンションに取り付けられたスライダ、およびスライダに設けられたヘッド部を有し、このヘッド部は、ライト用の記録ヘッドとリード用の再生ヘッドとを含んで構成されている。   As a disk device, for example, a magnetic disk device includes a magnetic disk disposed in a case, a spindle motor that supports and rotationally drives the magnetic disk, a magnetic head that reads / writes information from / to the magnetic disk, It has. The magnetic head includes a slider attached to the suspension and a head portion provided on the slider, and the head portion includes a write recording head and a read reproducing head.

近年、磁気ディスク装置の高記録密度化、大容量化あるいは小型化を図るため、垂直磁気記録用の磁気ヘッドが提案されている。このような磁気ヘッドにおいて、記録ヘッドは、垂直方向磁界を発生させる主磁極と、その主磁極のトレーリング側にライトギャップを挟んで配置されて磁気ディスクとの間で磁路を閉じるライトシールド磁極と、主磁極に磁束を流すためのコイルとを有している。更に、ライトシールド磁極の媒体側端部と主磁極との間に高周波発振子、例えば、スピントルク発振子、を設け、主磁極およびライトシールド磁極を通して高周波発振子に電流を流す高周波アシストヘッドが提案されている。   In recent years, magnetic heads for perpendicular magnetic recording have been proposed in order to increase the recording density, capacity, and size of magnetic disk devices. In such a magnetic head, the write head includes a main magnetic pole that generates a vertical magnetic field and a write shield magnetic pole that is disposed on the trailing side of the main magnetic pole with a write gap therebetween to close the magnetic path. And a coil for flowing magnetic flux to the main pole. In addition, a high-frequency assist head is proposed in which a high-frequency oscillator, such as a spin torque oscillator, is provided between the medium-side end of the write shield magnetic pole and the main magnetic pole, and current is passed to the high-frequency oscillator through the main magnetic pole and the write shield magnetic pole Has been.

特開2009−70541号公報JP 2009-70541 A 特開2010−70541号公報JP 2010-70541 A

従来の磁気ヘッドにおいては、ヘッドスライダのABS(エアベアリングサーフェース)における主磁極とライトシールド磁極との間の距離(=ライトギャップ長)を短くすることで、主磁極から発生する磁界の勾配を上げ、記録媒体上の磁化転移幅を短くし、記録信号品質を向上してきた。   In the conventional magnetic head, the gradient of the magnetic field generated from the main magnetic pole is reduced by shortening the distance (= write gap length) between the main magnetic pole and the write shield magnetic pole in the ABS (air bearing surface) of the head slider. The magnetization transition width on the recording medium has been shortened, and the recording signal quality has been improved.

高周波アシストヘッドにおいても、従来の磁気ヘッドと同様にライトギャップ長を短くすることは必要不可欠となる。しかし、ライトギャップ長が短くなることにより主磁極とライトシールド磁極との間での磁気的な結合が強くなるため、ギャップ磁界は増大する。その結果、主磁極からのヘッド磁界勾配をあげようと試みると、記録媒体に印加される高周波磁界の周波数が、記録媒体の共鳴周波数より大きくなってしまい、記録信号品質が劣化するという問題がある。   In the high-frequency assist head, it is indispensable to shorten the write gap length as in the conventional magnetic head. However, as the write gap length is shortened, the magnetic coupling between the main magnetic pole and the write shield magnetic pole becomes stronger, so that the gap magnetic field increases. As a result, when trying to increase the head magnetic field gradient from the main magnetic pole, the frequency of the high frequency magnetic field applied to the recording medium becomes larger than the resonance frequency of the recording medium, and there is a problem that the recording signal quality deteriorates. .

この発明が解決しようとする課題は、記録媒体に記録される信号品質が向上し、高記録密度化を可能とする磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a magnetic recording head that improves the quality of signals recorded on a recording medium and enables a high recording density, and a disk device equipped with the magnetic recording head.

実施形態によれば、磁気記録ヘッドは、記録媒体に対向する空気支持面と、前記空気支持面から記録磁界を発生する主磁極と、前記主磁極のトレーリング側にギャップを置いて対向するライトシールド磁極と、スピン注入層および発振層を有し、前記主磁極の前記空気支持面側の先端部と前記ライトシールド磁極との間に設けられ高周波磁界を発生するスピントルク発振子と、を備え、前記ライトシールド磁極は、前記スピントルク発振子を挟んで前記主磁極の先端部に対向する端面を有し、前記端面は、前記空気支持面に垂直な方向に対し、前記空気支持面に近い部位より遠い部位で前記主磁極との間隔が広くなるよう、前記主磁極からトレーリング側へ傾斜しているAccording to the embodiment, the magnetic recording head includes an air support surface that faces a recording medium, a main pole that generates a recording magnetic field from the air support surface, and a write that faces the trailing side of the main pole with a gap. A shield magnetic pole, a spin torque oscillator having a spin injection layer and an oscillation layer , provided between the tip of the main magnetic pole on the air support surface side and the write shield magnetic pole, and generating a high-frequency magnetic field The write shield magnetic pole has an end face facing the tip of the main pole across the spin torque oscillator , and the end face is close to the air support surface with respect to a direction perpendicular to the air support surface . The main magnetic pole is inclined toward the trailing side so that the distance from the main magnetic pole is wide at a position far from the position .

図1は、第1の実施形態に係るハードディスクドライブ(以下、HDD)を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a hard disk drive (hereinafter, HDD) according to a first embodiment. 図2は、前記HDDにおける磁気ヘッドおよびサスペンションを示す側面図。FIG. 2 is a side view showing a magnetic head and a suspension in the HDD. 図3は、前記磁気ヘッドのヘッド部を拡大して示す断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a head portion of the magnetic head. 図4は、前記磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view schematically showing a recording head of the magnetic head. 図5は、前記記録ヘッドの空気支持面側端部を拡大して示す断面図。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing an end portion on the air support surface side of the recording head. 図6は、前記記録ヘッドの空気支持面側端部をスライダのリーディング端側から見た側面図。FIG. 6 is a side view of the air support surface side end portion of the recording head as viewed from the leading end side of the slider. 図7は、前記記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図。FIG. 7 is a plan view of the recording head as viewed from the air support surface side. 図8は、記録ヘッドの製造プロセスを示すフローチャート。FIG. 8 is a flowchart showing a print head manufacturing process. 図9は、記録ヘッドの製造プロセスを示すフローチャート。FIG. 9 is a flowchart showing a manufacturing process of the recording head. 図10は、記録ヘッドの各製造プロセスにおける記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図、記録ヘッドの縦断面図、記録ヘッドをトレーリング側から見た側面図。FIG. 10 is a plan view of the recording head in each manufacturing process of the recording head viewed from the air support surface side, a longitudinal sectional view of the recording head, and a side view of the recording head viewed from the trailing side. 図11は、記録ヘッドの各製造プロセスにおける記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図、記録ヘッドの縦断面図、記録ヘッドをトレーリング側から見た側面図。FIG. 11 is a plan view of the recording head in each manufacturing process of the recording head viewed from the air support surface side, a longitudinal sectional view of the recording head, and a side view of the recording head viewed from the trailing side. 図12は、記録ヘッドの各製造プロセスにおける記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図、記録ヘッドの縦断面図、記録ヘッドをトレーリング側から見た側面図。FIG. 12 is a plan view of the recording head in each manufacturing process of the recording head viewed from the air support surface side, a longitudinal sectional view of the recording head, and a side view of the recording head viewed from the trailing side. 図13は、記録ヘッドの各製造プロセスにおける記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図、記録ヘッドの縦断面図、記録ヘッドをトレーリング側から見た側面図。FIG. 13 is a plan view of the recording head in each manufacturing process of the recording head as viewed from the air support surface side, a longitudinal sectional view of the recording head, and a side view of the recording head as viewed from the trailing side. 図14は、記録ヘッドの各製造プロセスにおける記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図、記録ヘッドの縦断面図、記録ヘッドをトレーリング側から見た側面図。FIG. 14 is a plan view of the recording head in each manufacturing process of the recording head viewed from the air support surface side, a longitudinal sectional view of the recording head, and a side view of the recording head viewed from the trailing side. 図15は、本実施形態、比較例1、比較例2に係る磁気記録ヘッドについて、スピントルク発振子に印加されるギャップ磁界と主磁極から発生する最大有効磁界との関係を比較して示す図。FIG. 15 is a diagram showing a comparison of the relationship between the gap magnetic field applied to the spin torque oscillator and the maximum effective magnetic field generated from the main pole for the magnetic recording heads according to the present embodiment, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. . 図16Aは、本実施形態、比較例1、比較例2に係る磁気記録ヘッドについて、フリンジ磁界と主磁極から発生する最大有効磁界との関係を比較して示す図。FIG. 16A is a diagram comparing the relationship between the fringe magnetic field and the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole for the magnetic recording heads according to the present embodiment, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. 図16Bは、本実施形態、比較例1、比較例2に係る磁気記録ヘッドにおいて、主磁極から発生する最大有効磁界が同等となるように、本実施形態の磁気記録ヘッドではコイル電流20mA、比較例1の磁気記録ヘッドでは40mA、比較例2の磁気記録ヘッドでは120mAの場合の、最大有効磁界をトラック幅に対してプロットして示す図。FIG. 16B shows a comparison of the coil current of 20 mA in the magnetic recording head of this embodiment with the comparison of the maximum effective magnetic field generated from the main pole in the magnetic recording heads of this embodiment, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG. 6 is a diagram showing the maximum effective magnetic field plotted against the track width when the magnetic recording head of Example 1 is 40 mA and the magnetic recording head of Comparative Example 2 is 120 mA. 図17は、本実施形態、比較例1、比較例2において、駆動端子電極63によってスピントルク発振子に通電した状態で、磁気ディスクに書き込んだ記録パターンの磁化転移幅をそれぞれ計算した結果を示す図。FIG. 17 shows the calculation results of the magnetization transition widths of the recording patterns written on the magnetic disk in the present embodiment, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, with the drive terminal electrode 63 energized to the spin torque oscillator. Figure. 図18は、スピントルク発振子の発振周波数を0〜36GHzの範囲で変化させた場合に、磁気ディスクに書き込んだ記録パターンの磁化転移幅の変化を計算した結果を示す図。FIG. 18 is a diagram showing the result of calculating the change in the magnetization transition width of the recording pattern written on the magnetic disk when the oscillation frequency of the spin torque oscillator is changed in the range of 0 to 36 GHz. 図19は、スピントルク発振子の発振周波数を0〜36GHzの範囲で変化させた場合の磁気ディスクに書き込んだ記録パターンの磁化転移幅を計算した結果を示す図。FIG. 19 is a diagram showing the result of calculating the magnetization transition width of the recording pattern written on the magnetic disk when the oscillation frequency of the spin torque oscillator is changed in the range of 0 to 36 GHz. 図20は、前記磁気記録ヘッドのリーディング側端面の傾き角θと、ギャップ磁界および発振周波数と、の関係を示す図。FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the inclination angle θ of the leading end face of the magnetic recording head, the gap magnetic field, and the oscillation frequency. 図21は、ギャップ磁界に対するスピントルク発振子の電気抵抗の変化を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a change in electrical resistance of the spin torque oscillator with respect to the gap magnetic field. 図22は、第1変形例に係る磁気記録ヘッドの先端部を示す断面図。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a tip portion of a magnetic recording head according to a first modification. 図23は、第2変形例に係る磁気記録ヘッドの先端部を示す断面図。FIG. 23 is a cross-sectional view showing a tip portion of a magnetic recording head according to a second modification. 図24は、第2の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドの記録ヘッドを示す断面図。FIG. 24 is a sectional view showing a recording head of the magnetic head of the HDD according to the second embodiment. 図25は、第2の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。FIG. 25 is a perspective view schematically showing a recording head of the magnetic head of the HDD according to the second embodiment. 図26は、第2の実施形態に係る記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図。FIG. 26 is a plan view of the recording head according to the second embodiment as viewed from the air support surface side. 図27は、第3の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドの記録ヘッドを示す断面図。FIG. 27 is a sectional view showing a recording head of a magnetic head of the HDD according to the third embodiment. 図28は、第3の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。FIG. 28 is a perspective view schematically showing a recording head of the magnetic head of the HDD according to the third embodiment. 図29は、第3の実施形態に係る記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図。FIG. 29 is a plan view of the recording head according to the third embodiment as viewed from the air support surface side. 図30は、第4の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドの記録ヘッドを示す断面図。FIG. 30 is a cross-sectional view showing a recording head of a magnetic head of an HDD according to a fourth embodiment. 図31は、第4の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドの記録ヘッドを模式的に示す斜視図。FIG. 31 is a perspective view schematically showing a recording head of a magnetic head of the HDD according to the fourth embodiment. 図32は、第4の実施形態に係る記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図。FIG. 32 is a plan view of the recording head according to the fourth embodiment as viewed from the air support surface side.

以下図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るHDDのトップカバーを取り外した内部構造を示し、図2は、浮上状態の磁気ヘッドを示している。図1に示すように、HDDは筐体10を備えている。この筐体10は、上面の開口した矩形箱状のベース10aと、図示しない矩形板状のトップカバーとを備えている。トップカバーは、複数のねじによりベース10aにねじ止めされ、ベース10aの上端開口を閉塞している。これにより、筐体10内部は気密に保持され、呼吸フィルター26を通してのみ、外部と通気可能となっている。
Various embodiments will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows the internal structure of the HDD according to the first embodiment with the top cover removed, and FIG. 2 shows the magnetic head in a floating state. As shown in FIG. 1, the HDD includes a housing 10. The housing 10 includes a rectangular box-shaped base 10a having an open top surface and a rectangular plate-shaped top cover (not shown). The top cover is screwed to the base 10a with a plurality of screws, and closes the upper end opening of the base 10a. As a result, the inside of the housing 10 is kept airtight and can be ventilated to the outside only through the breathing filter 26.

ベース10a上には、記録媒体としての磁気ディスク12および機構部が設けられている。機構部は、磁気ディスク12を支持および回転させるスピンドルモータ13、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう複数、例えば、2つの磁気ヘッド33、これらの磁気ヘッド33を磁気ディスク12の表面に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ14、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ(以下VCMと称する)16を備えている。また、ベース10a上には、磁気ヘッド33が磁気ディスク12の最外周に移動した際、磁気ヘッド33を磁気ディスク12から離間した位置に保持するランプロード機構18、HDDに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータ14を退避位置に保持するラッチ機構20、およびプリアンプ、ヘッドIC等の電子部品が実装された基板ユニット17が設けられている。   On the base 10a, a magnetic disk 12 as a recording medium and a mechanism unit are provided. The mechanism unit includes a spindle motor 13 that supports and rotates the magnetic disk 12, a plurality of, for example, two magnetic heads 33 that record and reproduce information on the magnetic disk, and these magnetic heads 33 on the surface of the magnetic disk 12. A head actuator 14 movably supported on the head and a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM) 16 for rotating and positioning the head actuator are provided. Further, when the magnetic head 33 moves to the outermost periphery of the magnetic disk 12 on the base 10a, an impact or the like acts on the ramp load mechanism 18 that holds the magnetic head 33 at a position separated from the magnetic disk 12, or the HDD. A latch mechanism 20 that holds the head actuator 14 in the retracted position, and a substrate unit 17 on which electronic components such as a preamplifier and a head IC are mounted are provided.

ベース10aの外面には、制御回路基板25がねじ止めされ、ベース10aの底壁と対向して位置している。制御回路基板25は、基板ユニット17を介してスピンドルモータ13、VCM16、および磁気ヘッド33の動作を制御する。   A control circuit board 25 is screwed to the outer surface of the base 10a and is positioned opposite to the bottom wall of the base 10a. The control circuit board 25 controls operations of the spindle motor 13, the VCM 16, and the magnetic head 33 via the board unit 17.

図1に示すように、磁気ディスク12は、スピンドルモータ13のハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにハブの上端にねじ止めされたクランプばね15によりクランプされ、ハブに固定されている。磁気ディスク12は、駆動モータとしてのスピンドルモータ13により所定の速度で矢印B方向に回転される。   As shown in FIG. 1, the magnetic disk 12 is clamped by a clamp spring 15 that is coaxially fitted to the hub of the spindle motor 13 and screwed to the upper end of the hub, and is fixed to the hub. The magnetic disk 12 is rotated in the direction of arrow B at a predetermined speed by a spindle motor 13 as a drive motor.

ヘッドアクチュエータ14は、ベース10aの底壁上に固定された軸受部21と、軸受部21から延出した複数のアーム27と、を備えている。これらのアーム27は、磁気ディスク12の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて位置しているとともに、軸受部21から同一の方向へ延出している。ヘッドアクチュエータ14は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション30を備えている。サスペンション30は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム27の先端に固定され、アーム27から延出している。各サスペンション30は対応するアーム27と一体に形成されていてもよい。各サスペンション30の延出端に磁気ヘッド33が支持されている。アーム27およびサスペンション30によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッド33とによりヘッドサスペンションアッセンブリを構成している。   The head actuator 14 includes a bearing portion 21 fixed on the bottom wall of the base 10 a and a plurality of arms 27 extending from the bearing portion 21. These arms 27 are positioned parallel to the surface of the magnetic disk 12 and at a predetermined distance from each other, and extend from the bearing portion 21 in the same direction. The head actuator 14 includes an elongated plate-like suspension 30 that can be elastically deformed. The suspension 30 is configured by a leaf spring, and the base end thereof is fixed to the distal end of the arm 27 by spot welding or adhesion, and extends from the arm 27. Each suspension 30 may be formed integrally with the corresponding arm 27. A magnetic head 33 is supported on the extended end of each suspension 30. The arm 27 and the suspension 30 constitute a head suspension, and the head suspension and the magnetic head 33 constitute a head suspension assembly.

図2に示すように、各磁気ヘッド33は、ほぼ直方体形状のスライダ42と、このスライダの流出端(トレーリング端)に設けられた記録再生用のヘッド部44と、を有している。磁気ヘッド33は、サスペンション30の先端部に設けられたジンバルばね41に固定されている。各磁気ヘッド33は、サスペンション30の弾性により、磁気ディスク12の表面に向かうヘッド荷重Lが印加されている。2本のアーム27は所定の間隔を置いて互いに平行に位置し、これらのアームに取り付けられたサスペンション30および磁気ヘッド33は、磁気ディスク12を間に挟んで互いに向かい合っている。   As shown in FIG. 2, each magnetic head 33 has a substantially rectangular parallelepiped slider 42 and a recording / reproducing head portion 44 provided at the outflow end (trailing end) of the slider. The magnetic head 33 is fixed to a gimbal spring 41 provided at the tip of the suspension 30. Each magnetic head 33 is applied with a head load L toward the surface of the magnetic disk 12 due to the elasticity of the suspension 30. The two arms 27 are positioned in parallel with each other at a predetermined interval, and the suspension 30 and the magnetic head 33 attached to these arms face each other with the magnetic disk 12 in between.

各磁気ヘッド33は、サスペンション30およびアーム27上に固定された中継フレキシブルプリント回路基板(以下、中継FPCと称する)35を介して後述するメインFPC38に電気的に接続されている。   Each magnetic head 33 is electrically connected to a main FPC 38 to be described later via a relay flexible printed circuit board (hereinafter referred to as a relay FPC) 35 fixed on the suspension 30 and the arm 27.

図1に示すように、基板ユニット17は、フレキシブルプリント回路基板により形成されたFPC本体36と、このFPC本体から延出したメインFPC38とを有している。FPC本体36は、ベース10aの底面上に固定されている。FPC本体36上には、プリアンプ37、ヘッドICを含む電子部品が実装されている。メインFPC38の延出端は、ヘッドアクチュエータ14に接続され、各中継FPC35を介して磁気ヘッド33に接続されている。   As shown in FIG. 1, the board unit 17 has an FPC main body 36 formed of a flexible printed circuit board and a main FPC 38 extending from the FPC main body. The FPC main body 36 is fixed on the bottom surface of the base 10a. Electronic components including a preamplifier 37 and a head IC are mounted on the FPC main body 36. The extended end of the main FPC 38 is connected to the head actuator 14 and is connected to the magnetic head 33 via each relay FPC 35.

VCM16は、軸受部21からアーム27と反対方向に延出した図示しない支持フレーム、および支持フレームに支持されたボイスコイルを有している。ヘッドアクチュエータ14をベース10aに組み込んだ状態において、ボイスコイルは、ベース10a上に固定された一対のヨーク34間に位置し、これらのヨークおよびヨークに固定された磁石とともにVCM16を構成している。   The VCM 16 has a support frame (not shown) extending from the bearing portion 21 in the direction opposite to the arm 27, and a voice coil supported by the support frame. In a state where the head actuator 14 is incorporated in the base 10a, the voice coil is positioned between a pair of yokes 34 fixed on the base 10a, and constitutes the VCM 16 together with these yokes and magnets fixed to the yokes.

磁気ディスク12が回転した状態でVCM16のボイスコイルに通電することにより、ヘッドアクチュエータ14が回動し、磁気ヘッド33は磁気ディスク12の所望のトラック上に移動および位置決めされる。この際、磁気ヘッド33は、磁気ディスク12の径方向に沿って、磁気ディスクの内周縁部と外周縁部との間を移動される。   By energizing the voice coil of the VCM 16 while the magnetic disk 12 is rotated, the head actuator 14 is rotated, and the magnetic head 33 is moved and positioned on a desired track of the magnetic disk 12. At this time, the magnetic head 33 is moved between the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the magnetic disk along the radial direction of the magnetic disk 12.

次に、磁気ディスク12および磁気ヘッド33の構成について詳細に説明する。図3は、磁気ヘッド33のヘッド部44および磁気ディスク12を拡大して示す断面図である。   Next, the configuration of the magnetic disk 12 and the magnetic head 33 will be described in detail. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the head portion 44 of the magnetic head 33 and the magnetic disk 12.

図1ないし図3に示すように、磁気ディスク12は、例えば、直径約2.5インチの円盤状に形成された非磁性体からなる基板101を有している。基板101の各表面には、下地層として軟磁気特性を示す材料からなる軟磁性層102と、その上層部に、ディスク面に対して垂直方向に磁気異方性を有する磁気記録層103と、その上層部に保護膜層104が順に積層されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the magnetic disk 12 includes a substrate 101 made of a nonmagnetic material formed in a disk shape having a diameter of about 2.5 inches, for example. On each surface of the substrate 101, a soft magnetic layer 102 made of a material exhibiting soft magnetic characteristics as an underlayer, and a magnetic recording layer 103 having magnetic anisotropy in a direction perpendicular to the disk surface on the upper layer portion thereof, A protective film layer 104 is sequentially laminated on the upper layer portion.

図2および図3に示すように、磁気ヘッド33は浮上型のヘッドとして構成され、ほぼ直方体状に形成されたスライダ42と、スライダの流出端(トレーリング)側の端部に形成されたヘッド部44とを有している。スライダ42は、例えば、アルミナとチタンカーバイドの焼結体(アルチック)で形成され、ヘッド部44は薄膜を積層することにより形成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the magnetic head 33 is configured as a floating type head, and has a slider 42 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and a head formed at an end portion on the outflow end (trailing) side of the slider. Part 44. The slider 42 is formed of, for example, a sintered body (altic) of alumina and titanium carbide, and the head portion 44 is formed by laminating thin films.

スライダ42は、磁気ディスク12の表面に対向する矩形状の空気支持面(ABS(エアベアリングサーフェース))43を有している。スライダ42は、磁気ディスク12の回転によってディスク表面と空気支持面43との間に生じる空気流Cにより浮上する。空気流Cの方向は、磁気ディスク12の回転方向Bと一致している。スライダ42は、磁気ディスク12表面に対し、空気支持面43の長手方向が空気流Cの方向とほぼ一致するように配置されている。   The slider 42 has a rectangular air support surface (ABS (air bearing surface)) 43 facing the surface of the magnetic disk 12. The slider 42 floats by the air flow C generated between the disk surface and the air support surface 43 by the rotation of the magnetic disk 12. The direction of the air flow C coincides with the rotation direction B of the magnetic disk 12. The slider 42 is arranged so that the longitudinal direction of the air support surface 43 substantially coincides with the direction of the air flow C with respect to the surface of the magnetic disk 12.

スライダ42は、空気流Cの流入側に位置するリーディング端42aおよび空気流Cの流出側に位置するトレーリング端42bを有している。スライダ42の空気支持面43には、図示しないリーディングステップ、トレーリングステップ、サイドステップ、負圧キャビティ等が形成されている。   The slider 42 has a leading end 42a located on the air flow C inflow side and a trailing end 42b located on the air flow C outflow side. On the air support surface 43 of the slider 42, a leading step, a trailing step, a side step, a negative pressure cavity, and the like (not shown) are formed.

図3に示すように、ヘッド部44は、スライダ42のトレーリング端42bに薄膜プロセスで形成された再生ヘッド54および記録ヘッド(磁気記録ヘッド)58を有し、分離型の磁気ヘッドとして形成されている。   As shown in FIG. 3, the head portion 44 has a reproducing head 54 and a recording head (magnetic recording head) 58 formed by a thin film process at the trailing end 42b of the slider 42, and is formed as a separation type magnetic head. ing.

再生ヘッド54は、磁気抵抗効果を示す磁性膜55と、この磁性膜のトレーリング側およびリーディング側に磁性膜55を挟むように配置されたシールド膜56、57と、で構成されている。これら磁性膜55、シールド膜56、57の下端は、スライダ42の空気支持面43に露出している。   The reproducing head 54 includes a magnetic film 55 exhibiting a magnetoresistive effect, and shield films 56 and 57 disposed so as to sandwich the magnetic film 55 on the trailing side and the leading side of the magnetic film. The lower ends of the magnetic film 55 and the shield films 56 and 57 are exposed on the air support surface 43 of the slider 42.

記録ヘッド58は、再生ヘッド54に対して、スライダ42のトレーリング端42b側に設けられている。図4は、記録ヘッド58および磁気ディスク12を模式的に示す斜視図、図5は、記録ヘッド部分の主磁極先端部およびライトシールド磁極先端部を拡大して示す断面図、図6は、記録ヘッドの空気支持面側端部をスライダのリーディング端側から見た側面図、図7は、記録ヘッド部分を空気支持面側から見た平面図である。   The recording head 58 is provided on the trailing end 42 b side of the slider 42 with respect to the reproducing head 54. FIG. 4 is a perspective view schematically showing the recording head 58 and the magnetic disk 12, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the main magnetic pole tip and the write shield magnetic pole tip of the recording head, and FIG. FIG. 7 is a side view of the air support surface side end portion of the head as viewed from the leading end side of the slider, and FIG. 7 is a plan view of the recording head portion as viewed from the air support surface side.

図3および図4に示すように、記録ヘッド58は、磁気ディスク12の表面に対して(記録層に対して)垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極60と、主磁極60のトレーリング側にライトギャップWGを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層102を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極(トレーリングシールド磁極)62と、主磁極60の上部をライトシールド磁極62に物理的に接合する接合部67と、主磁極60の先端部60aとライトシールド磁極62との間で、かつ、空気支持面43に面する部分に配置された非磁性導電体からなる高周波発振素子、例えば、スピントルク発振子65と、磁気ディスク12に信号を書き込む際、主磁極60に磁束を流すために主磁極60およびライトシールド磁極62を含む磁路に巻きつくように配置された記録コイル70と、を有している。記録コイル70に供給する電流は、HDDの制御回路基板(制御部)25によって制御される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the recording head 58 is a soft magnetic material having a high magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density that generates a recording magnetic field perpendicular to the surface of the magnetic disk 12 (relative to the recording layer). A main magnetic pole 60 made of a material, and a soft magnetic layer disposed to place a write gap WG on the trailing side of the main magnetic pole 60 and provided to close the magnetic path efficiently via the soft magnetic layer 102 immediately below the main magnetic pole. A write shield magnetic pole (trailing shield magnetic pole) 62 made of a material, a joint 67 that physically joins the upper part of the main magnetic pole 60 to the write shield magnetic pole 62, and a tip 60 a of the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62. A signal is written between the magnetic disk 12 and a high-frequency oscillation element made of a non-magnetic conductor, for example, a spin torque oscillator 65, and the magnetic disk 12. No time has a recording coil 70 arranged to wind around the magnetic path including the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 in order to flow the magnetic flux in the main magnetic pole 60. The current supplied to the recording coil 70 is controlled by the control circuit board (control unit) 25 of the HDD.

主磁極60とライトシールド磁極62の接合部67には電気的な絶縁層61が配置され、主磁極とライトシールド磁極とは互いに絶縁されている。主磁極60およびライトシールド磁極62はそれぞれ駆動端子電極63に電気的に接続されている。これらの駆動端子電極63から主磁極60、スピントルク発振子65、ライトシールド磁極62を通して電流を直列に通電できるように電流回路が構成されている。これによりライトシールド磁極62および主磁極60はスピントルク発振子65に垂直通電する電極としても働くことになる。   An electrical insulating layer 61 is disposed at a joint 67 between the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62, and the main magnetic pole and the write shield magnetic pole are insulated from each other. The main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 are each electrically connected to the drive terminal electrode 63. A current circuit is configured so that current can be passed in series from the drive terminal electrode 63 through the main magnetic pole 60, the spin torque oscillator 65, and the write shield magnetic pole 62. As a result, the write shield magnetic pole 62 and the main magnetic pole 60 also function as electrodes that are vertically energized to the spin torque oscillator 65.

記録コイル70は、例えば、主磁極60とライトシールド磁極62との間で、接合部67の回りに巻付けられている。図示しない電源から記録コイル70に供給する電流は、HDDの制御回路基板(制御部)25によって制御される。磁気ディスク12に信号を書き込む際、電源から記録コイル70に所定の電流が供給され、主磁極60に磁束を流し磁界を発生させる。   The recording coil 70 is wound around the joint 67 between the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62, for example. A current supplied from a power source (not shown) to the recording coil 70 is controlled by a control circuit board (control unit) 25 of the HDD. When a signal is written to the magnetic disk 12, a predetermined current is supplied from the power source to the recording coil 70, and a magnetic flux is passed through the main magnetic pole 60 to generate a magnetic field.

図3、図4、図6、図7に示すように、主磁極60は、磁気ディスク12の表面に対してほぼ垂直に延びている。主磁極60の磁気ディスク12側の先端部60aは、空気支持面43および磁気ディスク表面に向かって先細に絞り込まれ、他の部分に対して幅の狭い柱状に形成されている。主磁極60の先端面は、スライダ42の空気支持面43に露出している。主磁極60の先端部60aの幅は、磁気ディスク12におけるトラックの幅にほぼ対応している。   As shown in FIGS. 3, 4, 6, and 7, the main magnetic pole 60 extends substantially perpendicular to the surface of the magnetic disk 12. The tip 60a of the main magnetic pole 60 on the magnetic disk 12 side is narrowed down toward the air support surface 43 and the magnetic disk surface, and is formed in a columnar shape having a narrower width than the other parts. The front end surface of the main magnetic pole 60 is exposed on the air support surface 43 of the slider 42. The width of the tip portion 60 a of the main magnetic pole 60 substantially corresponds to the track width in the magnetic disk 12.

ライトシールド磁極62は、ほぼL字形状に形成され、その先端部62aは、細長い矩形状に形成されている。ライトシールド磁極62の先端面は、スライダ42の空気支持面43に露出している。ライトシールド磁極62の先端部62aは、主磁極60の先端部60aに対向するリーディング側端面(磁極端面)62bを有している。このリーディング側端面62bは、主磁極60の先端部60aの幅、および、磁気ディスク12のトラック幅、よりも充分に長く、磁気ディスク12のトラックの幅方向に沿って延びている。空気支持面43において、リーディング側端面62bの下端縁あるいは下端縁部は、主磁極60のトレーリング側端面60bとライトギャップWGを置いて平行に対向している。   The write shield magnetic pole 62 is formed in an approximately L shape, and its tip end portion 62a is formed in an elongated rectangular shape. The front end surface of the write shield magnetic pole 62 is exposed to the air support surface 43 of the slider 42. The tip end portion 62 a of the write shield magnetic pole 62 has a leading side end face (magnetic pole end face) 62 b that faces the tip end portion 60 a of the main magnetic pole 60. The leading side end face 62b is sufficiently longer than the width of the front end portion 60a of the main magnetic pole 60 and the track width of the magnetic disk 12, and extends along the track width direction of the magnetic disk 12. In the air support surface 43, the lower end edge or the lower end edge portion of the leading side end surface 62 b faces the trailing side end surface 60 b of the main pole 60 in parallel with the write gap WG therebetween.

図3、図5、図6、図7に示すように、スピントルク発振子65は、主磁極60の先端部60aのトレーリング側端面60bと、ライトシールド磁極62の先端部62aのリーディング側端面62bとの間に配置され、ライトギャップWG内に位置している。   As shown in FIGS. 3, 5, 6, and 7, the spin torque oscillator 65 includes a trailing side end surface 60 b of the front end portion 60 a of the main magnetic pole 60 and a leading side end surface of the front end portion 62 a of the write shield magnetic pole 62. 62b and located within the write gap WG.

スピントルク発振子65は、下地層、スピン注入層(第2磁性体層)65a、中間層、発振層(第1磁性体層)65b、キャップ層を、主磁極60側からライトシールド磁極62側に順に積層して構成されている。スピントルク発振子65の幅(トラック幅方向の幅)は、主磁極60の先端部60aの幅とほぼ等しく、あるいは、僅かに小さく形成されている。そして、スピントルク発振子65は、主磁極の先端部60aの全体と対向するように主磁極に整列して設けられている。   The spin torque oscillator 65 includes an underlayer, a spin injection layer (second magnetic layer) 65a, an intermediate layer, an oscillation layer (first magnetic layer) 65b, and a cap layer from the main magnetic pole 60 side to the write shield magnetic pole 62 side. Are stacked in order. The width of the spin torque oscillator 65 (the width in the track width direction) is formed to be approximately equal to or slightly smaller than the width of the front end portion 60a of the main magnetic pole 60. The spin torque oscillator 65 is provided in alignment with the main magnetic pole so as to face the entire tip 60a of the main magnetic pole.

主磁極60の先端部60aのトレーリング側端面60bは、磁気ディスク12の記録層およびスライダの空気支持面43に対してほぼ垂直に延びている。スピントルク発振子65は、トレーリング側端面60bに対向し、このトレーリング側端面60bと平行に配置されている。これにより、スピントルク発振子65のスピン注入層65a、発振層65bおよび他の層は、空気支持面43および磁気ディスク12の記録層に対して、ほぼ垂直に延びている。なお、スピントルク発振子65の空気支持面43側の端は、空気支持面43に露出し、空気支持面43と平行かつ面一に形成されている。   The trailing end surface 60b of the tip 60a of the main magnetic pole 60 extends substantially perpendicular to the recording layer of the magnetic disk 12 and the air support surface 43 of the slider. The spin torque oscillator 65 faces the trailing side end surface 60b and is arranged in parallel with the trailing side end surface 60b. Thereby, the spin injection layer 65 a, the oscillation layer 65 b and other layers of the spin torque oscillator 65 extend substantially perpendicular to the air support surface 43 and the recording layer of the magnetic disk 12. Note that the end of the spin torque oscillator 65 on the air support surface 43 side is exposed to the air support surface 43, and is formed in parallel and flush with the air support surface 43.

図6に示すように、スピントルク発振子65の高さSH(空気支持面43からの高さ)は、主磁極60の絞り込まれた先端部60aの高さNHと同一か、あるいは、NHよりも小さく形成されている。   As shown in FIG. 6, the height SH (height from the air support surface 43) of the spin torque oscillator 65 is the same as the height NH of the narrowed tip end portion 60a of the main magnetic pole 60, or from NH Is also formed small.

ライトシールド磁極62は、スピントルク発振子65に対向するリーディング側端面62bを有し、このリーディング側端面62bは、磁気ディスク12の記録層およびスライダの空気支持面43に垂直な方向に対し、磁気ディスク12の記録層(あるいは空気支持面43)から離れるに従ってヘッドトレーリング側へ傾斜して延びている。すなわち、トレーリング側端面60bは、空気支持面43から高さ方向奥側(空気支持面から離れる方向)に向かうに従い、空気支持面43に垂直な方向に対してヘッドトレーリング側に角度(傾き角)θだけ傾斜している。角度θは、例えば、35度に形成されている。これにより、リーディング側端面62bは、主磁極60およびスピントルク発振子65に対して、傾斜して延び、空気支持面43から高さ方向奥側に向かうに従い、すなわち、磁気ディスクに近い部位より遠い部位で、主磁極60との間隔が広くなっている。   The write shield magnetic pole 62 has a leading end face 62b facing the spin torque oscillator 65. The leading end face 62b is magnetic in the direction perpendicular to the recording layer of the magnetic disk 12 and the air support surface 43 of the slider. As the distance from the recording layer (or the air support surface 43) of the disk 12 increases, the head extends toward the head trailing side. That is, the trailing-side end surface 60b is inclined (inclined) toward the head trailing side with respect to the direction perpendicular to the air support surface 43 as it goes from the air support surface 43 to the depth direction rear side (the direction away from the air support surface). Angle) is inclined by θ. The angle θ is, for example, 35 degrees. As a result, the leading end surface 62b extends with an inclination with respect to the main magnetic pole 60 and the spin torque oscillator 65, and further from the air support surface 43 toward the far side in the height direction, that is, farther from the portion close to the magnetic disk. At a part, the distance from the main magnetic pole 60 is wide.

なお、リーディング側端面62bは、空気支持面43の位置から傾斜しているが、少なくとも、スピントルク発振子65の高さSH(空気支持面43からの高さ)よりも低い位置、すなわち、スピントルク発振子65の上端よりも空気支持面43側の位置、からトレーリング側へ傾斜していればよい。また、本実施形態では、リーディング側端面62b全体が傾斜する構成としているが、これに限らず、リーディング側端面62bの内、少なくとも、スピントルク発振子65と対向し、かつ、トラック幅よりも広い領域が角度θだけ傾斜して形成されていてもよい。   The leading end surface 62b is inclined from the position of the air support surface 43, but is at least a position lower than the height SH (height from the air support surface 43) of the spin torque oscillator 65, that is, spin. What is necessary is just to incline from the position on the air support surface 43 side to the trailing side from the upper end of the torque oscillator 65. In the present embodiment, the entire leading side end face 62b is inclined. However, the present invention is not limited to this. At least the leading side end face 62b faces the spin torque oscillator 65 and is wider than the track width. The region may be formed inclined by an angle θ.

図3および図4に示すように、本実施形態において、主磁極60の先端部60aは、トレーリング側端面60bの反対側に位置するリーディング側端面60cを有し、このリーディング側端面60cは、磁気ディスク12の記録層に垂直な方向に対し、磁気ディスク12から離れるに従ってヘッドリーディング側へ傾斜している。すなわち、リーディング側端面60cは、空気支持面43から高さ方向奥側(空気支持面から離れる方向)に向かうに従い、空気支持面43に垂直な方向に対してヘッドリーディング側に傾斜している。   As shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the tip portion 60 a of the main pole 60 has a leading side end surface 60 c located on the opposite side of the trailing side end surface 60 b, and the leading side end surface 60 c is The direction perpendicular to the recording layer of the magnetic disk 12 is inclined toward the head leading side as the distance from the magnetic disk 12 increases. That is, the leading end surface 60 c is inclined toward the head leading side with respect to the direction perpendicular to the air support surface 43 as it goes from the air support surface 43 to the depth direction rear side (the direction away from the air support surface).

磁気ディスク装置に磁気ヘッドを搭載する場合、スキュー角によって、隣接トラックの記録を劣化させるフリンジ磁界を低減するため、主磁極60の空気支持面43におけるヘッド走行方向の長さであるポール長は、50から100nmに設計されている。また、磁気ディスク12における記録層の記録状態を良好にする磁界強度を確保するためには、主磁極60奥側(高さ方向で空気支持面から離れる側)での厚さを増大させることが好ましい。そのため、主磁極60は、主磁極の厚さを空気支持面43に向かって絞り込むように、ヘッドリーディング側端面60cにテーパーを設けた構成とすることが好ましい。   When a magnetic head is mounted on a magnetic disk device, the pole length, which is the length in the head running direction on the air support surface 43 of the main magnetic pole 60, is reduced in order to reduce the fringe magnetic field that deteriorates the recording of the adjacent track due to the skew angle. Designed to 50 to 100 nm. Further, in order to secure the magnetic field strength that makes the recording state of the recording layer in the magnetic disk 12 good, the thickness on the back side of the main magnetic pole 60 (the side away from the air support surface in the height direction) can be increased. preferable. Therefore, it is preferable that the main magnetic pole 60 has a configuration in which a taper is provided on the head leading side end surface 60c so that the thickness of the main magnetic pole is narrowed toward the air support surface 43.

図3に示すように、再生ヘッド54および記録ヘッド58は、スライダ42の空気支持面43に露出する部分を除いて、非磁性の保護絶縁膜81により覆われている。保護絶縁膜81は、ヘッド部44の外形を構成している。   As shown in FIG. 3, the reproducing head 54 and the recording head 58 are covered with a nonmagnetic protective insulating film 81 except for a portion exposed to the air support surface 43 of the slider 42. The protective insulating film 81 constitutes the outer shape of the head portion 44.

上記のように構成された記録ヘッド58の製造プロセスについて説明する。図8および図9は、製造プロセスを示すフローチャート、図10、図11、図12、図13、図14は、各工程における空気支持面側から見た記録ヘッドの平面図、記録ヘッドの縦断面図、記録ヘッドをトレーリング側から見た正面図を示している。   A manufacturing process of the recording head 58 configured as described above will be described. FIGS. 8 and 9 are flowcharts showing the manufacturing process. FIGS. 10, 11, 12, 13, and 14 are plan views of the recording head viewed from the air support surface in each step, and a longitudinal section of the recording head. The figure shows a front view of the recording head as seen from the trailing side.

図8および図10(a−1)、(b−1)、(c−1)に示すように、下地としてのアルミナ膜201を成膜し、その上にレジストパターン220を形成する。この状態で、斜めからIBE(イオン・ビーム・エッチング)によりアルミナ膜201をエッチングし、主磁極のリーディング側先端部の形状を形成する(ステップ1)。   As shown in FIGS. 8 and 10 (a-1), (b-1), and (c-1), an alumina film 201 is formed as a base, and a resist pattern 220 is formed thereon. In this state, the alumina film 201 is etched obliquely by IBE (ion beam etching) to form the leading end of the main pole (step 1).

図10(a−2)、(b−2)、(c−2)に示すように、レジストパターン220を除去した後、アルミナ膜201上にスパッタ層203を成膜する。更に、スパッタ層203上をアルミナ膜201で埋め戻し、CMP(化学機械研磨)により平坦化し、その上に、メタルマスク202を成膜する(ステップ2)。   As shown in FIGS. 10A-2, B-2, and C-2, after removing the resist pattern 220, a sputter layer 203 is formed on the alumina film 201. Further, the sputter layer 203 is backfilled with an alumina film 201 and planarized by CMP (chemical mechanical polishing), and a metal mask 202 is formed thereon (step 2).

図10(a−3)、(b−3)、(c−3)に示すように、メタルマスク202上に、主磁極60のリーディング側先端部の形状に対応する形状のレジストパターン204を成膜する(ステップ3)。図10(a−4)、(b−4)、(c−4)に示すように、IBEにより、レジストパターン204を通してメタルマスク202をエッチングした後(ステップ4)、図10(a−5)、(b−5)、(c−5)に示すように、レジストパターン204を除去する(ステップ5)。   As shown in FIGS. 10A-3, B-3, and C-3, a resist pattern 204 having a shape corresponding to the shape of the leading end of the main magnetic pole 60 is formed on the metal mask 202. Form a film (step 3). As shown in FIGS. 10 (a-4), (b-4), and (c-4), after etching the metal mask 202 through the resist pattern 204 by IBE (step 4), FIG. 10 (a-5). , (B-5), (c-5), the resist pattern 204 is removed (step 5).

図11(a−6)、(b−6)、(c−6)に示すように、IBEにより、メタルマスク202を通してアルミナ膜201をエッチングして主磁極60のリーディング側先端部の形状を形成する(ステップ6)。続いて、図11(a−7)、(b−7)、(c−7)に示すように、エッチングにより形成されたリーディング側先端部領域およびメタルマスク202上に磁性体層205をメッキにより形成した後(ステップ7)、図11(a−8)、(b−8)、(c−8)に示すように、CMPにより磁性体層205をリーディング側先端部領域まで平坦化する(ステップ8)。   As shown in FIGS. 11 (a-6), (b-6), and (c-6), the alumina film 201 is etched through the metal mask 202 to form the leading end of the main pole 60 by IBE. (Step 6). Subsequently, as shown in FIGS. 11 (a-7), (b-7), and (c-7), the magnetic layer 205 is plated on the leading end region and the metal mask 202 formed by etching. After the formation (step 7), as shown in FIGS. 11 (a-8), (b-8), and (c-8), the magnetic material layer 205 is flattened to the leading end region by CMP (step 8). 8).

図11(a−9)、(b−9)、(c−9)に示すように、スパッタにより、スピントルク発振子を構成するスピン注入層、発振層、中間層、ギャップ層を含む成膜207を磁性体層205上およびメタルマスク202上に順次、形成する(ステップ9)。   As shown in FIGS. 11 (a-9), (b-9), and (c-9), a film including a spin injection layer, an oscillation layer, an intermediate layer, and a gap layer constituting a spin torque oscillator is formed by sputtering. 207 is sequentially formed on the magnetic layer 205 and the metal mask 202 (step 9).

図12(a−10)、(b−10)、(c−10)に示すように、主磁極60のトレーリング側先端部の形状に対応する形状のレジストパターン208を成膜207上に形成する(ステップ10)。次いで、図9および図12(a−11)、(b−11)、(c−11)に示すように、IBEにより、レジストパターン208側から成膜207をエッチングし、成膜207を主磁極60のトレーリング側先端部に対応する形状に形成する(ステップ11)。   As shown in FIGS. 12 (a-10), (b-10), and (c-10), a resist pattern 208 having a shape corresponding to the shape of the leading end of the main magnetic pole 60 is formed on the film 207. (Step 10). Next, as shown in FIGS. 9 and 12 (a-11), (b-11), and (c-11), the film formation 207 is etched from the resist pattern 208 side by IBE, and the film formation 207 is formed into the main magnetic pole. 60 is formed in a shape corresponding to the trailing end of the trailing side (step 11).

図12(a−12)、(b−12)、(c−12)に示すように、レジストパターン208およびアルミナ膜201を覆う酸化シリコン膜209を形成した後(ステップ12)、図12(a−13)、(b−13)、(c−13)に示すように、リフトオフにより、レジストパターン208およびその上に形成された酸化シリコン膜209の部分を除去する(ステップ13)。   As shown in FIGS. 12 (a-12), (b-12), and (c-12), after forming the silicon oxide film 209 that covers the resist pattern 208 and the alumina film 201 (step 12), FIG. −13), (b-13), and (c-13), the resist pattern 208 and the portion of the silicon oxide film 209 formed thereon are removed by lift-off (step 13).

次いで、図12(a−14)、(b−14)、(c−14)に示すように、成膜207上において、スピントルク発振子の形成位置に対応する部分に、スピントルク発振の高さに相当する幅のレジストパターン210を形成する(ステップ14)。図13(a−15)、(b−15)、(c−15)に示すように、IBEにより、レジストパターン210を通して成膜207および酸化シリコン膜209をエッチングし、主磁極の上部に重なる部分を除去する(ステップ15)。   Next, as shown in FIGS. 12 (a-14), (b-14), and (c-14), a portion of the film 207 corresponding to the position where the spin torque oscillator is formed has a high spin torque oscillation. A resist pattern 210 having a width corresponding to the width is formed (step 14). As shown in FIGS. 13 (a-15), (b-15), and (c-15), the film 207 and the silicon oxide film 209 are etched through the resist pattern 210 by IBE so as to overlap the upper part of the main pole. Is removed (step 15).

図13(a−16)、(b−16)、(c−16)に示すように、レジストパターン210にて非磁性体層211を埋め戻し(ステップ16)、次いで、図13(a−17)、(b−17)、(c−17)に示すように、レジストパターン210およびこのレジストパターン210上に位置する非磁性体層211の部分をリフトオフする(ステップ17)。   As shown in FIGS. 13 (a-16), (b-16), and (c-16), the nonmagnetic material layer 211 is backfilled with the resist pattern 210 (step 16), and then FIG. 13 (a-17). ), (B-17), and (c-17), the resist pattern 210 and the portion of the nonmagnetic material layer 211 located on the resist pattern 210 are lifted off (step 17).

図14(a−18)、(b−18)、(c−18)に示すように、成膜207および非磁性体層211上にルテニウム212を成膜して下地を形成した後(ステップ18)、図14(a−19)、(b−19)、(c−19)に示すように、ルテニウム212のABS面と反対側の端部上にレジストパターン213を形成する(ステップ19)。この状態で、図14(a−20)、(b−20)、(c−20)に示すように、斜めからIBEによりルテニウム212をエッチングし、ライトシールド磁極のリーディング側端面の形状を形成する(ステップ20)。   As shown in FIGS. 14 (a-18), (b-18), and (c-18), a ruthenium 212 film is formed on the film formation 207 and the nonmagnetic layer 211 to form a base (step 18). As shown in FIGS. 14 (a-19), (b-19), and (c-19), a resist pattern 213 is formed on the end of the ruthenium 212 opposite to the ABS surface (step 19). In this state, as shown in FIGS. 14 (a-20), (b-20), and (c-20), ruthenium 212 is etched obliquely by IBE to form the shape of the leading side end face of the write shield magnetic pole. (Step 20).

その後、図14(a−21)、(b−21)、(c−21)に示すように、メッキフレームとなるレジストパターン214を形成し、更に、成膜207および非磁性体層211にライトシールドを構成する磁性体215をメッキにより形成する(ステップ20)。その後、空気支持面まで、主磁極、スピントルク発振子、およびライトシールド磁極をCMPにて平坦化する。以上の工程により、前述した構成を有する主磁極60、スピントルク発振子65、ライトシールド磁極62が形成される。   Thereafter, as shown in FIGS. 14A-21, B-21, and C-21, a resist pattern 214 serving as a plating frame is formed. Further, the film 207 and the nonmagnetic layer 211 are written. The magnetic body 215 constituting the shield is formed by plating (step 20). Thereafter, the main magnetic pole, the spin torque oscillator, and the write shield magnetic pole are flattened by CMP up to the air support surface. Through the above steps, the main magnetic pole 60, the spin torque oscillator 65, and the write shield magnetic pole 62 having the above-described configuration are formed.

以上のように構成されたHDDによれば、VCM16を駆動することにより、ヘッドアクチュエータ14が回動し、磁気ヘッド33は、磁気ディスク12の所望のトラック上に移動され、位置決めされる。また、磁気ヘッド33は、磁気ディスク12の回転によってディスク表面と空気支持面43との間に生じる空気流Cにより浮上する。HDDの動作時、スライダ42の空気支持面43はディスク表面に対し隙間を保って対向している。図2に示すように、磁気ヘッド33は、ヘッド部44の記録ヘッド58部分が最も磁気ディスク12表面に接近した傾斜姿勢をとって浮上する。この状態で、磁気ディスク12に対して、再生ヘッド54により記録情報の読み出しを行うとともに、記録ヘッド58により情報の書き込みを行う。   According to the HDD configured as described above, by driving the VCM 16, the head actuator 14 is rotated, and the magnetic head 33 is moved and positioned on a desired track of the magnetic disk 12. Further, the magnetic head 33 floats by the air flow C generated between the disk surface and the air support surface 43 by the rotation of the magnetic disk 12. During the operation of the HDD, the air support surface 43 of the slider 42 faces the disk surface with a gap. As shown in FIG. 2, the magnetic head 33 floats in an inclined posture in which the recording head 58 portion of the head portion 44 is closest to the surface of the magnetic disk 12. In this state, the recording information is read from the magnetic disk 12 by the reproducing head 54 and the information is written by the recording head 58.

情報の書き込みにおいては、記録コイル70により主磁極60を励磁し、この主磁極から直下の磁気ディスク12の記録層103に垂直方向の記録磁界を印加することにより、所望のトラック幅にて情報を記録する。   In writing information, the main magnetic pole 60 is excited by the recording coil 70, and a perpendicular recording magnetic field is applied from the main magnetic pole to the recording layer 103 of the magnetic disk 12 so that information is recorded with a desired track width. Record.

図15、図16A、図16Bは、上述した本実施形態に係る磁気記録ヘッド58の特性を比較例1、2に係る磁気記録ヘッドの特性と比較して示している。比較例1に係る磁気記録ヘッドは、スピントルク発振子を有し、主磁極とライトシールド磁極の対向面(リーディング側端面)とが平行な記録ヘッドである。比較例2に係る磁気記録ヘッドは、スピントルク発振子を有し、ライトシールド磁極の対向面(リーディング側端面)に対向する主磁極のトレーリング側端面が空気支持面に垂直な方向に対してリーディング側に傾斜している記録ヘッドである。   15, FIG. 16A, and FIG. 16B show the characteristics of the magnetic recording head 58 according to this embodiment described above in comparison with the characteristics of the magnetic recording heads according to Comparative Examples 1 and 2. The magnetic recording head according to Comparative Example 1 has a spin torque oscillator, and is a recording head in which the opposing surface (leading side end surface) of the main magnetic pole and the write shield magnetic pole is parallel. The magnetic recording head according to Comparative Example 2 has a spin torque oscillator, and the trailing side end surface of the main pole facing the opposing surface (leading side end surface) of the write shield magnetic pole is perpendicular to the air support surface. The recording head is inclined toward the reading side.

図15は、比較例1、2と本実施形態に係る磁気記録ヘッドについて、スピントルク発振子に印加されるギャップ磁界と主磁極から発生する最大有効磁界との関係を比較して示している。なお、この比較では、駆動端子電極63によるスピントルク発振子への通電はしていない。   FIG. 15 shows a comparison of the relationship between the gap magnetic field applied to the spin torque oscillator and the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole for Comparative Examples 1 and 2 and the magnetic recording head according to the present embodiment. In this comparison, the drive terminal electrode 63 is not energized to the spin torque oscillator.

本実施形態に係る磁気記録ヘッド(■のプロットで示される)、比較例1に係る磁気記録ヘッド(□のプロットで示される)、比較例2に係る磁気記録ヘッド(△のプロットで示される)について、記録コイル70に流す電流を本実施形態では20、40、60、80、100mAの5点、比較例1では、10、20、40、60、80、100mAの6点、比較例2では、20、40、60、80、100、120mAの6点と変えたときの、ギャップ磁界と主磁極から発生する最大有効磁界との関係を示している。電流の範囲が異なるのは、図18の説明で記録能力を合わせるため、比較例2に電流を大きく印加している。また、図19の説明でギャップ磁界を合わせるため、比較例1に印加する電流を小さくしている。   Magnetic recording head according to the present embodiment (indicated by a plot of ■), magnetic recording head according to comparative example 1 (indicated by a plot of □), magnetic recording head according to comparative example 2 (indicated by a plot of Δ) In this embodiment, the current flowing through the recording coil 70 is 5 points of 20, 40, 60, 80, and 100 mA, in Comparative Example 1, 6 points of 10, 20, 40, 60, 80, and 100 mA, and in Comparative Example 2 , 20, 40, 60, 80, 100, and 120 mA, the relationship between the gap magnetic field and the maximum effective magnetic field generated from the main pole is shown. The difference in the current range is that a large current is applied to Comparative Example 2 in order to match the recording capability in the description of FIG. Further, in order to match the gap magnetic field in the description of FIG. 19, the current applied to the comparative example 1 is reduced.

図15から、比較例1の磁気記録ヘッドのギャップ磁界と最大有効磁界の関係に比べて、本実施形態の磁気記録ヘッドでは、最大有効磁界に対して、ギャップ磁界が小さい方向へシフトしていることが分かる。例えば、比較例1の40mAにおける最大有効磁界が1.12T、ギャップ磁界は12500(Oe)であり、比較例2の120mAにおける最大有効磁界が1.12T、ギャップ磁界は10700(Oe)であるのに対して、本実施形態では、20mAにおける最大有効磁界が1.15T、ギャップ磁界が7400(Oe)であり、最大有効磁界に対してギャップ磁界が5000(Oe)程度減少している。すなわち、本実施形態に係る磁気記録ヘッドでは、ギャップ磁界が大きく緩和できていることがわかる。   From FIG. 15, compared with the relationship between the gap magnetic field and the maximum effective magnetic field of the magnetic recording head of Comparative Example 1, in the magnetic recording head of the present embodiment, the gap magnetic field is shifted in the smaller direction with respect to the maximum effective magnetic field. I understand that. For example, the maximum effective magnetic field at 40 mA in Comparative Example 1 is 1.12 T and the gap magnetic field is 12500 (Oe), and the maximum effective magnetic field at 120 mA in Comparative Example 2 is 1.12 T and the gap magnetic field is 10700 (Oe). On the other hand, in this embodiment, the maximum effective magnetic field at 20 mA is 1.15 T and the gap magnetic field is 7400 (Oe), and the gap magnetic field is reduced by about 5000 (Oe) with respect to the maximum effective magnetic field. That is, it can be seen that the gap magnetic field can be greatly relaxed in the magnetic recording head according to the present embodiment.

比較例2に係る磁気記録ヘッドにおいては、ギャップ磁界が減少しているが、同時に最大有効磁界も大きく劣化しているため、比較例1に係る磁気記録ヘッドのギャップ磁界と最大有効磁界との関係とほとんど変わらない。   In the magnetic recording head according to Comparative Example 2, the gap magnetic field is decreased, but at the same time, the maximum effective magnetic field is greatly deteriorated. Therefore, the relationship between the gap magnetic field and the maximum effective magnetic field of the magnetic recording head according to Comparative Example 1 And almost the same.

図16Aは、本実施形態、比較例1、比較例2に係る磁気記録ヘッドについて、図16Bで定義されるフリンジ磁界と主磁極から発生する最大有効磁界との関係を比較して示している。なお、この比較では駆動端子電極63によるスピントルク発振子への通電はしていない。   FIG. 16A shows a comparison of the relationship between the fringe magnetic field defined in FIG. 16B and the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole for the magnetic recording heads according to this embodiment, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. In this comparison, the drive terminal electrode 63 is not energized to the spin torque oscillator.

本実施例では主磁極から発生する最大有効磁界をトラック幅方向に対してプロットしたものである。記録トラックピッチを64nmとして、図16Bに示すように、トラックセンター位置を0nmとしたときの隣接トラック位置32〜96nmの範囲における最大有効磁界を平均した磁界をフリンジ磁界として算出し、隣接トラックに影響する磁界の指標としている。   In this embodiment, the maximum effective magnetic field generated from the main pole is plotted with respect to the track width direction. As shown in FIG. 16B, the recording track pitch is set to 64 nm, and as shown in FIG. 16B, the magnetic field obtained by averaging the maximum effective magnetic field in the range of the adjacent track position of 32 to 96 nm when the track center position is set to 0 nm is calculated as the fringe magnetic field. It is used as an index of magnetic field.

図16A、図16Bでは、本実施形態に係る磁気記録ヘッド(■のプロットで示される)、比較例1に係る磁気記録ヘッド(□のプロットで示される)、比較例2に係る磁気記録ヘッド(△のプロットで示される)について、記録コイル70に流す電流を本実施形態では20、40、60、80、100mAの5点、比較例1では、10、20、40、60、80、100mAの6点、比較例2では、20、40、60、80、100、120mAの6点と変えたときの、フリンジ磁界と主磁極から発生する最大有効磁界の関係を示している。   In FIG. 16A and FIG. 16B, the magnetic recording head according to the present embodiment (indicated by a plot of ■), the magnetic recording head according to Comparative Example 1 (indicated by a plot of □), and the magnetic recording head according to Comparative Example 2 ( In this embodiment, the current flowing through the recording coil 70 is 5 points of 20, 40, 60, 80, and 100 mA, and in Comparative Example 1, it is 10, 20, 40, 60, 80, and 100 mA. 6 points and Comparative Example 2 show the relationship between the fringe magnetic field and the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole when changing to 6 points of 20, 40, 60, 80, 100, and 120 mA.

これらの図から、比較例1に係る磁気記録ヘッドのフリンジ磁界と最大有効磁界との関係に比べて、本実施形態に係る磁気記録ヘッドでは、最大有効磁界に対して、フリンジ磁界が小さい方向へシフトしていることが分かる。本実施形態に係る磁気記録ヘッドでは、主磁極とライトシールド磁極との間の磁気的結合が弱められるため、効率よく磁極先端に磁束が集中する。これにより、主磁極から発生する最大有効磁界に対して、フリンジ磁界の影響が緩和している。   From these figures, compared to the relationship between the fringe magnetic field and the maximum effective magnetic field of the magnetic recording head according to Comparative Example 1, in the magnetic recording head according to the present embodiment, the fringe magnetic field is smaller in the direction relative to the maximum effective magnetic field. You can see that there is a shift. In the magnetic recording head according to the present embodiment, since the magnetic coupling between the main magnetic pole and the write shield magnetic pole is weakened, the magnetic flux is efficiently concentrated on the tip of the magnetic pole. Thereby, the influence of the fringe magnetic field is reduced with respect to the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole.

比較例2に係る磁気記録ヘッドは、本実施形態および比較例1に係る磁気記録ヘッドよりも主磁極から発生する最大有効磁界に対して、フリンジ磁界が大きい方向へシフトしている。主磁極がヘッドリーディング側へ傾斜することにより、主磁極の磁束の流れがヘッドリーディング側に向かい、主磁極先端へ流れる磁束量が減少する。更に、ヘッドリーディング側からの漏れ磁界によってフリンジ磁界が増大していることが分かる。   The magnetic recording head according to Comparative Example 2 is shifted in the direction in which the fringe magnetic field is larger than the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole as compared with the magnetic recording head according to this embodiment and Comparative Example 1. By tilting the main pole to the head leading side, the magnetic flux of the main pole moves toward the head leading side, and the amount of magnetic flux flowing to the tip of the main pole decreases. Furthermore, it can be seen that the fringe magnetic field is increased by the leakage magnetic field from the head reading side.

図16Bは、3つの磁気記録ヘッドにおいて、主磁極から発生する最大有効磁界が同等となるように、本実施形態の磁気記録ヘッドではコイル電流20mA、比較例1の磁気記録ヘッドでは40mA、比較例2の磁気記録ヘッドでは120mAの場合の、最大有効磁界をトラック幅に対してプロットしている。本実施形態は■、比較例1は□、比較例2は△でそれぞれプロットしている。図16Bに示すプロファイルを見ても、本実施形態に係る磁気記録ヘッドが比較例1、比較例2よりも、最大有効磁界のトラック幅方向の広がりが抑制されていることがわかる。   FIG. 16B shows a coil current of 20 mA for the magnetic recording head of this embodiment, 40 mA for the magnetic recording head of Comparative Example 1, and a comparative example so that the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole is the same among the three magnetic recording heads. For the magnetic recording head of No. 2, the maximum effective magnetic field at 120 mA is plotted against the track width. This embodiment is plotted with ■, Comparative Example 1 is plotted with □, and Comparative Example 2 is plotted with Δ. From the profile shown in FIG. 16B, it can be seen that the magnetic recording head according to the present embodiment has the maximum effective magnetic field spread in the track width direction less than that in Comparative Examples 1 and 2.

図15、図16A、図16Bから、主磁極から発生する最大有効磁界を維持したまま、記録媒体に印加されるギャップ磁界を緩和するには、比較例2のようにライトシールド磁極に対向する主磁極対向面をリーディング側へ傾斜するのではなく、主磁極に対向するライトシールド磁極の対向面(リーディング側端面、磁極端面)をトレーリング側へ傾斜する本実施形態が有効であることがわかる。   From FIG. 15, FIG. 16A, and FIG. 16B, in order to relax the gap magnetic field applied to the recording medium while maintaining the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole, the main surface facing the write shield magnetic pole as in Comparative Example 2 is used. It can be seen that this embodiment is effective in that the opposing surface (leading side end surface, magnetic pole end surface) of the write shield magnetic pole facing the main magnetic pole is inclined to the trailing side instead of inclining the magnetic pole facing surface to the leading side.

図17は、本実施形態、比較例1、比較例2において、駆動端子電極63によってスピントルク発振子に通電した状態で、磁気ディスクに書き込んだ記録パターンの磁化転移幅をそれぞれ計算した結果を示している。磁化転移幅は狭くなるほど、ビット間隔が詰まっても、隣接ビットに対してビットシフトや波形干渉の影響が軽減されるため、記録密度を向上させることができる。   FIG. 17 shows the results of calculating the magnetization transition width of the recording pattern written on the magnetic disk in the present embodiment, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 in a state where the spin torque oscillator is energized by the drive terminal electrode 63. ing. As the magnetization transition width becomes narrower, even if the bit interval is narrowed, the influence of bit shift and waveform interference on the adjacent bits is reduced, so that the recording density can be improved.

スピントルク発振子に通電しない状態での記録能力が同等となるように、実施形態の磁気記録ヘッドでは、コイル電流20mA、比較例1ではコイル電流40mA、比較例2ではコイル電流120mAを流した状態で記録している。記録が行われる記録層の異方性磁界Hkは16kOeとした。   In the magnetic recording head of the embodiment, a coil current of 20 mA, a coil current of 40 mA in Comparative Example 1 and a coil current of 120 mA in Comparative Example 2 are applied so that the recording performance in a state where no current is supplied to the spin torque oscillator is equivalent. It is recorded with. The anisotropic magnetic field Hk of the recording layer on which recording is performed was 16 kOe.

比較例1では、スピントルク発振子へ通電なしの場合の磁化転移幅10.2nmに対して、通電ありの場合の磁化転移幅は10nmとなり、0.2nmの改善しか得られなかった。比較例2では、スピントルク発振子へ通電なしの場合の磁化転移幅10.4nmに対して、通電ありの場合の磁化転移幅は10.2nmとなり、こちらも0.2nmの改善しか得られなかった。一方、本実施形態の磁気記録ヘッドでは、スピントルク発振子へ通電なしの場合の磁化転移幅10nmに対して、通電ありの場合の磁化転移幅は4.5nmであり、5.5nmと大きく改善している。このことから、本実施形態の磁気記録ヘッドでは、スピントルク素子の発振により、記録密度の向上が可能であることが分かる。   In Comparative Example 1, the magnetization transition width when current was supplied to the spin torque oscillator was 10.2 nm, whereas the magnetization transition width when current was supplied was 10 nm, and only an improvement of 0.2 nm was obtained. In Comparative Example 2, the magnetization transition width when the current is applied to the spin torque oscillator is 10.4 nm, whereas the magnetization transition width when the current is applied is 10.2 nm, which is also only improved by 0.2 nm. It was. On the other hand, in the magnetic recording head of this embodiment, the magnetization transition width when the energization is performed is 4.5 nm, which is significantly improved to 5.5 nm, compared with the magnetization transition width of 10 nm when the spin torque oscillator is not energized. doing. From this, it can be seen that in the magnetic recording head of this embodiment, the recording density can be improved by the oscillation of the spin torque element.

図18および図19は、上述の図17に示す計算結果を説明する発振周波数と磁化転移幅との関係を示している。図18は、スピントルク発振子の発振周波数を0〜36GHzの範囲で変化させた場合に、磁気ディスクに書き込んだ記録パターンの磁化転移幅の変化を計算した結果である。スピントルク発振子に通電しない状態での記録能力が同等となるように、実施形態ではコイル電流20mA、比較例1では40mA、比較例2では120mA、を流した状態で記録している。実施形態は■、比較例1は□、比較例2は△で、それぞれ計算値をプロットしている。   18 and 19 show the relationship between the oscillation frequency and the magnetization transition width for explaining the calculation result shown in FIG. FIG. 18 shows the calculation result of the change in the magnetization transition width of the recording pattern written on the magnetic disk when the oscillation frequency of the spin torque oscillator is changed in the range of 0 to 36 GHz. In the embodiment, recording is performed in a state where a coil current of 20 mA, a comparative example 1 of 40 mA, and a comparative example 2 of 120 mA are applied so that the recording ability in a state where the spin torque oscillator is not energized is equivalent. The embodiment is ■, Comparative Example 1 is □, and Comparative Example 2 is Δ, and the calculated values are plotted.

図18に示すように、実施形態に係る磁気記録ヘッドも、比較例1、比較例2に係る磁気記録ヘッドも、発振周波数20GHzで記録磁化転移幅が最小値となり、記録媒体の記録層の垂直磁化を最も反転させやすい周波数(=媒体共鳴周波数)に相当することが分かる。しかし、ギャップ磁界が12500(Oe)である比較例1と、ギャップ磁界が10700(Oe)である比較例2の磁気記録ヘッドでは、それぞれスピントルク発振子の発振周波数は、30GHz以上を示しており、記録媒体の共鳴周波数からおおきくずれている。この発振周波数の範囲では磁化転移幅が改善しないことが分かる。一方、ギャップ磁界が7400(Oe)である本実施形態の磁気記録ヘッドでは、スピントルク発振子の発振周波数は20GHzを示し、媒体の共鳴周波数と一致しているため、磁化転移幅が最も大きく改善されている。   As shown in FIG. 18, both the magnetic recording head according to the embodiment and the magnetic recording heads according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 have a minimum recording magnetization transition width at an oscillation frequency of 20 GHz, and are perpendicular to the recording layer of the recording medium. It can be seen that this corresponds to the frequency at which magnetization is most easily reversed (= medium resonance frequency). However, in the magnetic recording heads of Comparative Example 1 in which the gap magnetic field is 12500 (Oe) and Comparative Example 2 in which the gap magnetic field is 10700 (Oe), the oscillation frequency of the spin torque oscillator is 30 GHz or more. , Greatly deviating from the resonance frequency of the recording medium. It can be seen that the magnetization transition width does not improve in this oscillation frequency range. On the other hand, in the magnetic recording head of this embodiment in which the gap magnetic field is 7400 (Oe), the oscillation frequency of the spin torque oscillator is 20 GHz and matches the resonance frequency of the medium. Has been.

図19は、スピントルク発振子の発振周波数を0〜36GHzの範囲で変化させた場合の磁気ディスクに書き込んだ記録パターンの磁化転移幅を計算した結果を示している。図18と異なる点は、スピントルク発振子に印加されるギャップ磁界が同等となるように、実施形態はコイル電流20mA、比較例1ではコイル電流10mA、比較例2ではコイル電流60mA流した状態で記録している。実施形態は■、比較例1は□、比較例2は△でそれぞれ計算値をプロットしている。   FIG. 19 shows the result of calculating the magnetization transition width of the recording pattern written on the magnetic disk when the oscillation frequency of the spin torque oscillator is changed in the range of 0 to 36 GHz. The difference from FIG. 18 is that the coil current is 20 mA, the coil current is 10 mA in Comparative Example 1, and the coil current is 60 mA in Comparative Example 2 so that the gap magnetic field applied to the spin torque oscillator is equivalent. It is recorded. The calculated values are plotted with ■ in the embodiment, □ in Comparative Example 1, and Δ in Comparative Example 2.

本実施形態に係る磁気記録ヘッド、比較例1、比較例2の磁気記録ヘッドのいずれも、ギャップ磁界が7500(Oe)程度であり、スピントルク発振子の発振周波数は20GHzを示している。しかし、主磁極から発生する最大有効磁界が0.8T程度である比較例1、比較例2の磁気記録ヘッドは、スピントルク発振子に通電しない状態で記録能力が大きく劣化している。そのため、通電により磁化転移幅が改善したとしても9nmと広く、高密度化できない。   The magnetic recording head according to this embodiment and the magnetic recording heads of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 all have a gap magnetic field of about 7500 (Oe), and the oscillation frequency of the spin torque oscillator indicates 20 GHz. However, the recording performances of the magnetic recording heads of Comparative Examples 1 and 2 in which the maximum effective magnetic field generated from the main magnetic pole is about 0.8 T are greatly deteriorated in a state where the spin torque oscillator is not energized. Therefore, even if the magnetization transition width is improved by energization, it is as wide as 9 nm and cannot be densified.

以上の結果から、スピントルク発振子を備える磁気記録ヘッドにおいて、本実施形態に係る磁気記録ヘッドは、主磁極から発生する最大有効磁界、傾度を維持したまま、スピントルク発振子の発振周波数と媒体共鳴周波数のマッチングをとることができ、高記録密度を達成する上で有効であることが分かる。   From the above results, in the magnetic recording head including the spin torque oscillator, the magnetic recording head according to the present embodiment has the oscillation frequency and medium of the spin torque oscillator while maintaining the maximum effective magnetic field and gradient generated from the main pole. It can be seen that the resonance frequency can be matched and is effective in achieving a high recording density.

本実施形態に係る磁気記録ヘッド58において、ライトシールド磁極62のリーディング側端面(磁極端面)62bの傾き角θは、10°≦θ≦60°であることが好ましい。図20は、傾き角θとギャップ磁界、およびスピントルク発振子の発振周波数との関係を示したものである。前述した図18の条件と同様に、スピントルク発振子に通電しない状態での記録能力が同等となるようにコイル電流を調節している。図20から、傾き角θを大きくするに従い、ギャップ磁界が減少し、それに伴いスピントルク発振子の発振周波数も低くなることが分かる。   In the magnetic recording head 58 according to this embodiment, the inclination angle θ of the leading side end face (magnetic pole end face) 62b of the write shield magnetic pole 62 is preferably 10 ° ≦ θ ≦ 60 °. FIG. 20 shows the relationship between the tilt angle θ, the gap magnetic field, and the oscillation frequency of the spin torque oscillator. Similar to the condition of FIG. 18 described above, the coil current is adjusted so that the recording ability is the same in the state where the spin torque oscillator is not energized. As can be seen from FIG. 20, as the tilt angle θ is increased, the gap magnetic field is decreased, and the oscillation frequency of the spin torque oscillator is decreased accordingly.

図18で説明したように、媒体共鳴周波数に対してスピントルク発振子の発振周波数が大きくずれると磁化転移幅は改善しない。図20に示すように、傾き角θ>60°の場合、発振周波数が16GHzよりも小さく、傾き角θ<10°の場合、発振周波数は28GHzより大きくなる。そのため、傾き角θがこの範囲にある場合、磁化転移幅の改善は見られないことが図18から分かる。よって、本実施形態のように、ライトシールド磁極62のリーディング側端面(磁極端面)62bの傾き角θを10°≦θ≦60°にすることにより、高記録密度化を達成することができる。   As described with reference to FIG. 18, when the oscillation frequency of the spin torque oscillator deviates greatly from the medium resonance frequency, the magnetization transition width does not improve. As shown in FIG. 20, when the tilt angle θ> 60 °, the oscillation frequency is smaller than 16 GHz, and when the tilt angle θ <10 °, the oscillation frequency is larger than 28 GHz. Therefore, it can be seen from FIG. 18 that when the tilt angle θ is within this range, no improvement in the magnetization transition width is observed. Therefore, as in this embodiment, the recording density can be increased by setting the inclination angle θ of the leading side end face (magnetic pole end face) 62b of the write shield magnetic pole 62 to 10 ° ≦ θ ≦ 60 °.

また、図6に示すように、スピントルク発振子65の空気支持面43からの高さSHと主磁極60の空気支持面43から先端絞り込み部までの高さNHとの関係は、NH≧SHであることが好ましい。主磁極60とスピントルク発振子65のトラック幅規定の加工プロセスでは、主磁極60とスピントルク発振子65を同時にミリングするため、NH<SHの場合、スピントルク発振子65の上部左右に角形状が形成されてしまう。この角形状は、スピントルク発振子65の磁化回転において、磁化のピン止めを引き起こす要因となり、発振が抑制されてしまう。発振の有無に関しては外部磁場によって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用して抵抗上昇を測定する方法がある。   As shown in FIG. 6, the relationship between the height SH of the spin torque oscillator 65 from the air support surface 43 and the height NH of the main magnetic pole 60 from the air support surface 43 to the tip narrowing portion is NH ≧ SH. It is preferable that In the machining process for defining the track width of the main magnetic pole 60 and the spin torque oscillator 65, the main magnetic pole 60 and the spin torque oscillator 65 are milled simultaneously. Will be formed. This angular shape becomes a factor causing magnetization pinning in the magnetization rotation of the spin torque oscillator 65, and the oscillation is suppressed. With regard to the presence or absence of oscillation, there is a method of measuring the resistance rise using the magnetoresistance effect in which the electrical resistance changes with an external magnetic field.

図21は、ギャップ磁界に対するスピントルク発振子65(スピン注入層65a、発振層65b)の電気抵抗の変化を示している。図21は、駆動端子電極63によりスピントルク発振子65に垂直通電した状態で、スピントルク発振子に印加されるギャップ磁界の大きさを変化させた場合の電気抵抗を測定し、ギャップ磁界=0の場合の抵抗値をdR=0(基準値)とし、抵抗値の変化をプロットしたものである。   FIG. 21 shows changes in the electrical resistance of the spin torque oscillator 65 (spin injection layer 65a, oscillation layer 65b) with respect to the gap magnetic field. FIG. 21 shows the electrical resistance measured when the magnitude of the gap magnetic field applied to the spin torque oscillator 65 is changed in a state where the spin torque oscillator 65 is vertically energized by the drive terminal electrode 63, and the gap magnetic field = 0. In this case, the resistance value is dR = 0 (reference value), and the change of the resistance value is plotted.

スピントルク発振子65に印加されるギャップ磁界の向きは、主磁極60からライトシールド磁極62へ流れ込む向きである。ギャップ磁界=0の場合、フリー層として働くスピントルク発振子65の発振層65bは、膜面方向に磁化が向いているが、ギャップ磁界を印加していくとギャップ磁界と同じ向きに磁化される。一方、ピン層として働くスピン注入層65aは、ギャップ磁界=4000(Oe)までは反転されないため、この際、発振層65bとスピン注入層65aの磁化は反平行となり、抵抗値は大きくなる。   The direction of the gap magnetic field applied to the spin torque oscillator 65 is a direction that flows from the main magnetic pole 60 to the write shield magnetic pole 62. When the gap magnetic field = 0, the oscillation layer 65b of the spin torque oscillator 65 acting as a free layer is magnetized in the film surface direction, but when the gap magnetic field is applied, it is magnetized in the same direction as the gap magnetic field. . On the other hand, since the spin injection layer 65a serving as the pinned layer is not reversed until the gap magnetic field = 4000 (Oe), the magnetizations of the oscillation layer 65b and the spin injection layer 65a are antiparallel and the resistance value is increased.

4000(Oe)よりも大きいギャップ磁界が印加されると、スピン注入層65aの磁化も反転されるため、発振層65bとスピン注入層65aの磁化は平行となり、抵抗値は低くなる。更にギャップ磁界を印加すると、発振層65bの膜面に印加されるスピン注入力とギャップ磁界が釣合うことで、スピントルク発振子内で磁化の回転が起こる。このとき、発振層65bとスピン注入層65aの磁化は概垂直の関係となるため、抵抗値は大きくなる。   When a gap magnetic field larger than 4000 (Oe) is applied, the magnetization of the spin injection layer 65a is also reversed, so that the magnetization of the oscillation layer 65b and the spin injection layer 65a become parallel and the resistance value becomes low. When a gap magnetic field is further applied, the spin injection force applied to the film surface of the oscillation layer 65b and the gap magnetic field are balanced to cause magnetization rotation in the spin torque oscillator. At this time, since the magnetizations of the oscillation layer 65b and the spin injection layer 65a have a substantially perpendicular relationship, the resistance value increases.

NH≧SHの場合、ギャップ磁界>6000(Oe)の範囲で、図21に破線の丸枠で示すように、抵抗値の増大が確認され、発振が起きていることがわかる。一方、NH<SHの場合、ギャップ磁界=4000(Oe)で抵抗値が減少したまま、ギャップ磁界を増大させても抵抗値に変化は見られず、発振が起きていないことがわかる。   In the case of NH ≧ SH, in the range of the gap magnetic field> 6000 (Oe), an increase in the resistance value is confirmed as shown by a broken line in FIG. 21, and it can be seen that oscillation occurs. On the other hand, in the case of NH <SH, it can be seen that even when the gap magnetic field is increased with the gap magnetic field = 4000 (Oe), the resistance value does not change and no oscillation occurs.

上記の結果から、本実施形態の磁気記録ヘッド58では、NH≧SHにすることで、スピントルク発振子65を安定に発振させることができるため、記録媒体に印加される高周波磁界により、記録媒体に記録される信号品質が向上し、高記録密度化を達成することができる。   From the above results, in the magnetic recording head 58 of the present embodiment, by setting NH ≧ SH, the spin torque oscillator 65 can be oscillated stably, so that the recording medium is generated by the high frequency magnetic field applied to the recording medium. The signal quality recorded on the recording medium is improved, and a high recording density can be achieved.

以上のように、本実施形態に係る磁気ディスク装置に用いる、スピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッドは、スピントルク発振子と対向するライトシールド磁極の磁極端面をスライダの空気支持面からハイト方向奥側に向うに従い、主磁極から遠ざかるように、すなわち、主磁極との間隔が広がるように、形成した構成であり、この構成により、スピントルク発振子へ印加される磁界(=ギャップ磁界)を、スピントルク発振子から発生する高周波磁界(Hac)の周波数を記録媒体の共鳴周波数にマッチングさせることができ、記録媒体の記録層の垂直磁化を反転させやすくさせることができる。磁気ディスク装置において記録媒体に記録される媒体磁化反転能力が増大した結果、信号強度が増大し、また、既記録信号の信号劣化を抑制できる。これにより、磁気ディスク上に記録保存される信号品質が向上し、その結果、記録密度を向上させることができ、また、信号の信頼性が向上する。以上のことから、記録媒体に記録される信号品質が向上し、高記録密度化を可能とする磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置が得られる。   As described above, the magnetic recording head including the spin torque oscillator used in the magnetic disk device according to the present embodiment has the magnetic pole end face of the write shield magnetic pole facing the spin torque oscillator in the height direction from the air support surface of the slider. The structure is formed so that the distance from the main pole increases as it goes away from the main pole, that is, the distance from the main pole increases. With this configuration, the magnetic field (= gap magnetic field) applied to the spin torque oscillator is reduced. The frequency of the high-frequency magnetic field (Hac) generated from the spin torque oscillator can be matched with the resonance frequency of the recording medium, and the perpendicular magnetization of the recording layer of the recording medium can be easily reversed. As a result of the increase in the magnetization reversal ability of the medium recorded on the recording medium in the magnetic disk device, the signal intensity increases and the signal deterioration of the recorded signal can be suppressed. Thereby, the signal quality recorded and stored on the magnetic disk is improved, and as a result, the recording density can be improved and the reliability of the signal is improved. As described above, the quality of the signal recorded on the recording medium is improved, and a magnetic recording head and a disk device equipped with the magnetic recording head that can achieve high recording density can be obtained.

なお、第1の実施形態において、ライトシールド磁極62のリーディング側端面62bは、直線的に傾斜する構成としたが、図22に示す第1変形例に係る磁気記録ヘッドのように、リーディング側端面62bは、階段状に形成され、スライダの空気支持面43からハイト方向奥側に向うに従い、スピントルク発振子65、主磁極60のトレーリング側端面60bから遠ざかるように形成してもよい。この場合、リーディング側端面62bは、全体の平均の傾きが角度θとなるように形成される。   In the first embodiment, the leading side end face 62b of the write shield magnetic pole 62 is linearly inclined. However, like the magnetic recording head according to the first modification shown in FIG. 62b may be formed in a stepped shape, and may be formed so as to move away from the trailing end surface 60b of the spin torque oscillator 65 and the main magnetic pole 60 as it goes from the air support surface 43 of the slider toward the depth direction. In this case, the leading end surface 62b is formed so that the average inclination of the whole is the angle θ.

また、図23に示す第2変形例に係る磁気記録ヘッドのように、リーディング側端面62bは、円弧状に湾曲して形成され、スライダの空気支持面43からハイト方向奥側に向うに従い、スピントルク発振子65、主磁極60のトレーリング側端面60bから遠ざかるように形成してもよい。この場合、リーディング側端面62bは、全体の平均の傾きが角度θとなるように形成される。   Further, as in the magnetic recording head according to the second modification shown in FIG. 23, the leading-side end surface 62b is curved in an arc shape, and spins from the air support surface 43 of the slider toward the far side in the height direction. The torque oscillator 65 and the main magnetic pole 60 may be formed away from the trailing end surface 60b. In this case, the leading end surface 62b is formed so that the average inclination of the whole is the angle θ.

次に、他の実施形態に係るHDDおよび磁気ヘッドについて説明する。なお、以下に述べる種々の実施形態において、前述した第1の実施形態と同一の部分には、第1の実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。   Next, HDDs and magnetic heads according to other embodiments will be described. Note that, in the various embodiments described below, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るHDDの記録ヘッドについて説明する。
図24は、第2の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドのヘッド部、特に、記録ヘッドを拡大して示す断面図、図25は、記録ヘッドを模式的に示す斜視図、図26は、記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図である。
(Second Embodiment)
Next, a recording head of the HDD according to the second embodiment will be described.
FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of the head portion of the magnetic head of the HDD according to the second embodiment, in particular, the recording head, FIG. 25 is a perspective view schematically showing the recording head, and FIG. It is the top view which looked at the head from the air support surface side.

第2の実施形態に係るHDDの記録ヘッド(磁気記録ヘッド)58は、主に、リーディングシールド磁極を更に備えている点で第1の実施形態と構成が相違し、他の構成は、第1の実施形態に係る記録ヘッドと同一である。第1の実施形態と同一の部分には、第1の実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The recording head (magnetic recording head) 58 of the HDD according to the second embodiment differs from the first embodiment mainly in that it further includes a leading shield magnetic pole. This is the same as the recording head according to the embodiment. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図24ないし図26に示すように、第2の実施形態によれば、HDDの記録ヘッド58は、磁気ディスク12の表面に対して(記録層103に対して)垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極60と、主磁極60のトレーリング側にライトギャップWGを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層102を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極(トレーリングシールド磁極)62と、主磁極60の上部をライトシールド磁極62に接合する接合部67と、主磁極60の先端部60aとライトシールド磁極62との間で、かつ、空気支持面に面する部分に配置された非磁性導電体からなる高周波発振素子、例えば、スピントルク発振子65と、磁気ディスク12に信号を書き込む際、主磁極60に磁束を流すために主磁極60およびライトシールド磁極62を含む磁路(磁気回路)に巻きつくように配置された記録コイル70と、を有している。記録ヘッド58は、更に、主磁極60のリーディング側に配置され、主磁極直下の軟磁性層を介して効率的に磁路を閉じるために設けられたリーディングシールド磁極72と、主磁極60に磁束を流すために主磁極60及びリーディングシールド磁極72を含む磁路(磁気回路)に巻きつくように配置された記録コイル71と、を有している。   As shown in FIGS. 24 to 26, according to the second embodiment, the recording head 58 of the HDD generates a recording magnetic field perpendicular to the surface of the magnetic disk 12 (relative to the recording layer 103). A main magnetic pole 60 made of a soft magnetic material having a high magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density, and a write gap WG placed on the trailing side of the main magnetic pole 60 are arranged efficiently through a soft magnetic layer 102 immediately below the main magnetic pole. A write shield magnetic pole (trailing shield magnetic pole) 62 made of a soft magnetic material provided to close the magnetic path, a joint 67 for joining the upper portion of the main magnetic pole 60 to the write shield magnetic pole 62, and a tip of the main magnetic pole 60 A high-frequency oscillation element made of a nonmagnetic conductor, for example, a spin torque oscillator 65, disposed between the portion 60a and the write shield magnetic pole 62 and in a portion facing the air support surface; A recording coil 70 arranged to wrap around a magnetic path (magnetic circuit) including the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 in order to flow a magnetic flux to the main magnetic pole 60 when writing a signal to the magnetic disk 12. ing. The recording head 58 is further disposed on the leading side of the main magnetic pole 60 and is provided with a leading shield magnetic pole 72 provided to efficiently close the magnetic path via a soft magnetic layer directly below the main magnetic pole, and a magnetic flux on the main magnetic pole 60. And a recording coil 71 arranged so as to be wound around a magnetic path (magnetic circuit) including the main magnetic pole 60 and the leading shield magnetic pole 72.

主磁極60の先端部60aとライトシールド磁極62の先端部との間にスピントルク発振子65が配置され、これらは、前述した第1の実施形態と同様に構成されている。スピントルク発振子65および主磁極60の先端部60aと対向するライトシールド磁極62のリーディング側端面62bは、スライダの空気支持面43からハイト方向奥側に向うに従い、主磁極60(スピントルク発振子)から遠ざかるように、すなわち、主磁極との間隔が広がるように、傾き角θだけ傾斜して、あるいは、階段状に形成されている。   A spin torque oscillator 65 is disposed between the front end portion 60a of the main magnetic pole 60 and the front end portion of the write shield magnetic pole 62, and these are configured in the same manner as in the first embodiment described above. The leading end surface 62b of the write shield magnetic pole 62 that faces the spin torque oscillator 65 and the tip portion 60a of the main magnetic pole 60 moves from the air support surface 43 of the slider toward the depth direction in the height direction, and the main magnetic pole 60 (spin torque oscillator). ), That is, inclining by an inclination angle θ or stepped so as to increase the distance from the main magnetic pole.

リーディングシールド磁極72は、ほぼL字形状に形成され、その先端部72aは、細長い矩形状に形成されている。リーディングシールド磁極72の先端面は、スライダ42の空気支持面43に露出している。先端部72aのトレーリング側端面72bは、主磁極60のリーディング側端面60cと隙間をおいて対向している。   The leading shield magnetic pole 72 is formed in an approximately L shape, and the tip 72a is formed in an elongated rectangular shape. The leading end surface of the leading shield magnetic pole 72 is exposed to the air support surface 43 of the slider 42. The trailing side end surface 72b of the tip 72a faces the leading side end surface 60c of the main magnetic pole 60 with a gap.

主磁極60とライトシールド磁極62との接合部67、および主磁極60とリーディングシールド磁極72との接合部73には、それぞれ電気的な絶縁層61、75が配置され、互いに電気的に絶縁されている。主磁極60とライトシールド磁極62はそれぞれ駆動端子電極63に電気的に接続されている。   Electrical insulation layers 61 and 75 are disposed at the joint 67 between the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 and at the joint 73 between the main magnetic pole 60 and the leading shield magnetic pole 72, respectively, and are electrically insulated from each other. ing. The main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 are electrically connected to the drive terminal electrode 63, respectively.

上記のように構成された第2の実施形態においても、スピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッドは、スピントルク発振子と対向するライトシールド磁極の磁極端面をスライダの空気支持面からハイト方向奥側に向うに従い、主磁極から遠ざかるように形成した構成であり、この構成により、スピントルク発振子へ印加される磁界(=ギャップ磁界)の大きさを緩和させることで、スピントルク発振子から発生する高周波磁界(Hac)の周波数を記録媒体の共鳴周波数にマッチングさせることができ、記録媒体の記録層の垂直磁化を反転させやすくさせることができる。磁気ディスク装置において記録媒体に記録される媒体磁化反転能力が増大した結果、信号強度が増大し、また、既記録信号の信号劣化を抑制できる。これにより、磁気ディスク上に記録保存される信号品質が向上し、その結果、記録密度を向上させることができ、また、信号の信頼性が向上する。以上のことから、記録媒体に記録される信号品質が向上し、高記録密度化を可能とする磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置が得られる。   Also in the second embodiment configured as described above, the magnetic recording head including the spin torque oscillator has the magnetic pole end face of the write shield magnetic pole facing the spin torque oscillator extending from the air support surface of the slider in the height direction. This is a configuration that is formed so as to move away from the main magnetic pole toward the side. By this configuration, the magnitude of the magnetic field (= gap magnetic field) applied to the spin torque oscillator is reduced, thereby generating from the spin torque oscillator The frequency of the high frequency magnetic field (Hac) to be matched can be matched with the resonance frequency of the recording medium, and the perpendicular magnetization of the recording layer of the recording medium can be easily reversed. As a result of the increase in the magnetization reversal ability of the medium recorded on the recording medium in the magnetic disk device, the signal intensity increases and the signal deterioration of the recorded signal can be suppressed. Thereby, the signal quality recorded and stored on the magnetic disk is improved, and as a result, the recording density can be improved and the reliability of the signal is improved. As described above, the quality of the signal recorded on the recording medium is improved, and a magnetic recording head and a disk device equipped with the magnetic recording head that can achieve high recording density can be obtained.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係るHDDの記録ヘッドについて説明する。
図27は、第3の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドのヘッド部、特に、記録ヘッドを拡大して示す断面図、図28は、記録ヘッドを模式的に示す斜視図、図29は、記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図である。
(Third embodiment)
Next, a recording head of the HDD according to the third embodiment will be described.
FIG. 27 is an enlarged cross-sectional view showing the head portion of the magnetic head of the HDD according to the third embodiment, in particular, the recording head, FIG. 28 is a perspective view schematically showing the recording head, and FIG. It is the top view which looked at the head from the air support surface side.

第3の実施形態に係るHDDの記録ヘッド(磁気記録ヘッド)58は、主に、サイドシールドを更に備えている点で第1の実施形態と構成が相違し、他の構成は、第1の実施形態に係る記録ヘッドと同一である。第1の実施形態と同一の部分には、第1の実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The HDD recording head (magnetic recording head) 58 according to the third embodiment differs from the first embodiment mainly in that it further includes a side shield. This is the same as the recording head according to the embodiment. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図27ないし図29に示すように、第3の実施形態によれば、HDDの記録ヘッド58は、磁気ディスク12の表面に対して(記録層に対して)垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極60と、主磁極60のトレーリング側にライトギャップWGを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層102を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極(トレーリングシールド磁極)62と、主磁極60の上部をライトシールド磁極62に接合する接合部67と、主磁極60の先端部60aとライトシールド磁極62との間で、かつ、空気支持面43に面する部分に配置された非磁性導電体からなる高周波発振素子、例えば、スピントルク発振子65と、磁気ディスク12に信号を書き込む際、主磁極60に磁束を流すために主磁極60およびライトシールド磁極62を含む磁路(磁気回路)に巻きつくように配置された記録コイル70と、を有している。記録ヘッド58は、更に、主磁極60のトラック幅方向両側に主磁極60と空気支持面43上では磁気的に分断されて配置された軟磁性材料からなる一対のサイドシールド74を有している。   As shown in FIGS. 27 to 29, according to the third embodiment, the recording head 58 of the HDD generates a high recording magnetic field perpendicular to the surface of the magnetic disk 12 (relative to the recording layer). A main magnetic pole 60 made of a soft magnetic material having a magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density, and a write gap WG arranged on the trailing side of the main magnetic pole 60 are arranged efficiently through the soft magnetic layer 102 immediately below the main magnetic pole. A write shield magnetic pole (trailing shield magnetic pole) 62 made of a soft magnetic material provided to close the magnetic path, a joint 67 for joining the upper portion of the main magnetic pole 60 to the write shield magnetic pole 62, and a tip portion of the main magnetic pole 60 A high-frequency oscillation element made of a non-magnetic conductor, for example, a spin torque oscillator 65, disposed between a portion 60a and the write shield magnetic pole 62 and facing the air support surface 43; A recording coil 70 arranged to wrap around a magnetic path (magnetic circuit) including the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 in order to flow a magnetic flux to the main magnetic pole 60 when a signal is written to the magnetic disk 12. ing. The recording head 58 further has a pair of side shields 74 made of a soft magnetic material disposed on the main pole 60 and the air support surface 43 so as to be magnetically separated on both sides of the main pole 60 in the track width direction. .

一対のサイドシールド74は、高透磁率材料により、ライトシールド磁極62の先端部62aと一体に形成され、先端部62aのリーディング側端面62bからスライダ42のリーディング端側に向かって突出している。各サイドシールド74は、ライトシールド磁極62のリーディング側端面62bから、主磁極60のリーディング側端面60cを越えるレベル位置まで延びている。   The pair of side shields 74 are formed integrally with the tip end portion 62a of the write shield magnetic pole 62 from a high magnetic permeability material, and project from the leading side end face 62b of the tip end portion 62a toward the leading end side of the slider 42. Each side shield 74 extends from the leading side end surface 62 b of the write shield magnetic pole 62 to a level position exceeding the leading side end surface 60 c of the main magnetic pole 60.

主磁極60の先端部とライトシールド磁極62の先端部との間にスピントルク発振子65が配置され、これらは、前述した第1の実施形態と同様に構成されている。スピントルク発振子65および主磁極60の先端部60aと対向するライトシールド磁極62のリーディング側端面62bは、スライダの空気支持面43からハイト方向奥側に向うに従い、主磁極60(スピントルク発振子)から遠ざかるように、すなわち、主磁極との間隔が広がるように、傾き角θだけ傾斜して、あるいは、階段状に形成されている。   A spin torque oscillator 65 is disposed between the front end portion of the main magnetic pole 60 and the front end portion of the write shield magnetic pole 62, and these are configured in the same manner as in the first embodiment described above. The leading end surface 62b of the write shield magnetic pole 62 that faces the spin torque oscillator 65 and the tip portion 60a of the main magnetic pole 60 moves from the air support surface 43 of the slider toward the depth direction in the height direction, and the main magnetic pole 60 (spin torque oscillator). ), That is, inclining by an inclination angle θ or stepped so as to increase the distance from the main magnetic pole.

上記のように構成された第3の実施形態においても、スピントルク発振子へ印加される磁界(=ギャップ磁界)を、スピントルク発振子から発生する高周波磁界(Hac)の周波数を記録媒体の共鳴周波数にマッチングさせることができ、記録媒体の記録層の垂直磁化を反転させやすくさせることができる。磁気ディスク装置において記録媒体に記録される媒体磁化反転能力が増大した結果、信号強度が増大し、また、既記録信号の信号劣化を抑制できる。これにより、磁気ディスク上に記録保存される信号品質が向上し、その結果、記録密度を向上させることができ、また、信号の信頼性が向上する。以上のことから、記録媒体に記録される信号品質が向上し、高記録密度化を可能とする磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置が得られる。   Also in the third embodiment configured as described above, the magnetic field (= gap magnetic field) applied to the spin torque oscillator is set to the frequency of the high frequency magnetic field (Hac) generated from the spin torque oscillator. The frequency can be matched and the perpendicular magnetization of the recording layer of the recording medium can be easily reversed. As a result of the increase in the magnetization reversal ability of the medium recorded on the recording medium in the magnetic disk device, the signal intensity increases and the signal deterioration of the recorded signal can be suppressed. Thereby, the signal quality recorded and stored on the magnetic disk is improved, and as a result, the recording density can be improved and the reliability of the signal is improved. As described above, the quality of the signal recorded on the recording medium is improved, and a magnetic recording head and a disk device equipped with the magnetic recording head that can achieve high recording density can be obtained.

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係るHDDの記録ヘッドについて説明する。
図30は、第4の実施形態に係るHDDの磁気ヘッドのヘッド部、特に、記録ヘッドを拡大して示す断面図、図31は、記録ヘッドを模式的に示す斜視図、図32は、記録ヘッドを空気支持面側から見た平面図である。
(Fourth embodiment)
Next, a recording head of the HDD according to the fourth embodiment will be described.
FIG. 30 is an enlarged cross-sectional view showing the head portion of the magnetic head of the HDD according to the fourth embodiment, in particular, the recording head, FIG. 31 is a perspective view schematically showing the recording head, and FIG. It is the top view which looked at the head from the air support surface side.

第4の実施形態に係るHDDの記録ヘッド58は、主に、リーディングシールド磁極、およびサイドシールドを更に備えている点で第1の実施形態と構成が相違し、他の構成は、第1の実施形態に係る記録ヘッドと同一である。第1の実施形態と同一の部分には、第1の実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The recording head 58 of the HDD according to the fourth embodiment is different from the first embodiment mainly in that it further includes a leading shield magnetic pole and a side shield. This is the same as the recording head according to the embodiment. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図30ないし図32に示すように、第4の実施形態によれば、HDDの記録ヘッド(磁気記録ヘッド)58は、磁気ディスク12の表面に対して(記録層に対して)垂直方向の記録磁界を発生させる高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなる主磁極60と、主磁極60のトレーリング側にライトギャップWGを置いて配置され、主磁極直下の軟磁性層102を介して効率的に磁路を閉じるために設けられた軟磁性材料からなるライトシールド磁極(トレーリングシールド磁極)62と、主磁極60の上部をライトシールド磁極62に接合する接合部67と、主磁極60の先端部60aとライトシールド磁極62との間で、かつ、空気支持面に面する部分に配置された非磁性導電体からなる高周波発振素子、例えば、スピントルク発振子65と、磁気ディスク12に信号を書き込む際、主磁極60に磁束を流すために主磁極60およびライトシールド磁極62を含む磁路(磁気回路)に巻きつくように配置された記録コイル70と、を有している。記録ヘッド58は、更に、主磁極60のリーディング側に配置され、主磁極直下の軟磁性層を介して効率的に磁路を閉じるために設けられたリーディングシールド磁極72と、主磁極60に磁束を流すために主磁極及びリーディングシールド磁極を含む磁路(磁気回路)に巻きつくように配置された記録コイル71と、主磁極60のトラック幅方向両側に主磁極60と空気支持面43上では磁気的に分断されて配置された軟磁性材料からなる一対のサイドシールド74と、を有している。   As shown in FIGS. 30 to 32, according to the fourth embodiment, the recording head (magnetic recording head) 58 of the HDD records perpendicularly to the surface of the magnetic disk 12 (relative to the recording layer). A main magnetic pole 60 made of a soft magnetic material having a high magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density for generating a magnetic field, a write gap WG placed on the trailing side of the main magnetic pole 60, and a soft magnetic layer 102 directly below the main magnetic pole A write shield magnetic pole (trailing shield magnetic pole) 62 made of a soft magnetic material provided in order to efficiently close the magnetic path, a joint 67 for joining the upper portion of the main magnetic pole 60 to the write shield magnetic pole 62, a main A high-frequency oscillation element made of a non-magnetic conductor, for example, spin torque, disposed between the tip 60a of the magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 and at a portion facing the air support surface A pendulum 65, and a recording coil 70 arranged to wrap around a magnetic path (magnetic circuit) including the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 in order to cause a magnetic flux to flow through the main magnetic pole 60 when a signal is written to the magnetic disk 12. ,have. The recording head 58 is further disposed on the leading side of the main magnetic pole 60 and is provided with a leading shield magnetic pole 72 provided to efficiently close the magnetic path via a soft magnetic layer directly below the main magnetic pole, and a magnetic flux on the main magnetic pole 60. On the main magnetic pole 60 and the air support surface 43 on both sides of the main magnetic pole 60 in the track width direction, and the recording coil 71 arranged to wrap around the magnetic path (magnetic circuit) including the main magnetic pole and the leading shield magnetic pole. And a pair of side shields 74 made of a soft magnetic material arranged magnetically separated.

一対のサイドシールド74は、高透磁率材料により、ライトシールド磁極62の先端部62aと一体に形成され、先端部62aのリーディング側端面62bからスライダ42のリーディング端側に向かって突出している。各サイドシールド74は、ライトシールド磁極62のリーディング側端面から、主磁極60のリーディング側端面60cを越えるレベル位置まで延びている。   The pair of side shields 74 are formed integrally with the tip end portion 62a of the write shield magnetic pole 62 from a high magnetic permeability material, and project from the leading side end face 62b of the tip end portion 62a toward the leading end side of the slider 42. Each side shield 74 extends from the leading side end surface of the write shield magnetic pole 62 to a level position exceeding the leading side end surface 60 c of the main magnetic pole 60.

リーディングシールド磁極72は、ほぼL字形状に形成され、その先端部72aは、細長い矩形状に形成されている。リーディングシールド磁極72の先端面は、スライダ42の空気支持面43に露出している。先端部72aのトレーリング側端面72bは、主磁極60のリーディング側端面60cと隙間をおいて対向し、更に、一対のサイドシールド74の先端面に接合している。本実施形態では、リーディングシールド磁極72は、軟磁性材料により、ライトシールド磁極62およびサイドシールド74と一体に形成されている。   The leading shield magnetic pole 72 is formed in an approximately L shape, and the tip 72a is formed in an elongated rectangular shape. The leading end surface of the leading shield magnetic pole 72 is exposed to the air support surface 43 of the slider 42. The trailing end surface 72b of the distal end portion 72a is opposed to the leading end surface 60c of the main magnetic pole 60 with a gap, and is further joined to the distal end surfaces of the pair of side shields 74. In the present embodiment, the leading shield magnetic pole 72 is integrally formed with the write shield magnetic pole 62 and the side shield 74 by a soft magnetic material.

主磁極60とライトシールド磁極62との接合部67、および主磁極60とリーディングシールド磁極72との接合部73には、それぞれ電気的な絶縁層61、75が配置され、互いに電気的に絶縁されている。主磁極60とライトシールド磁極62部分はそれぞれ駆動端子電極63に電気的に接続されている。   Electrical insulation layers 61 and 75 are disposed at the joint 67 between the main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 and at the joint 73 between the main magnetic pole 60 and the leading shield magnetic pole 72, respectively, and are electrically insulated from each other. ing. The main magnetic pole 60 and the write shield magnetic pole 62 are electrically connected to the drive terminal electrode 63, respectively.

主磁極60の先端部とライトシールド磁極62の先端部との間にスピントルク発振子65が配置され、これらは、前述した第1の実施形態と同様に構成されている。スピントルク発振子65および主磁極60の先端部60aと対向するライトシールド磁極62のリーディング側端面62bは、スライダの空気支持面43からハイト方向奥側に向うに従い、主磁極60、スピントルク発振子65から遠ざかるように、すなわち、主磁極との間隔が広がるように、傾き角θだけ傾斜して、あるいは、階段状に形成されている。   A spin torque oscillator 65 is disposed between the front end portion of the main magnetic pole 60 and the front end portion of the write shield magnetic pole 62, and these are configured in the same manner as in the first embodiment described above. The leading end surface 62b of the write shield magnetic pole 62 that faces the spin torque oscillator 65 and the tip portion 60a of the main magnetic pole 60 is directed from the air support surface 43 of the slider toward the back in the height direction, and the main magnetic pole 60, the spin torque oscillator. Inclined by an inclination angle θ or stepped so as to move away from 65, that is, to increase the distance from the main magnetic pole.

上記のように構成された第4の実施形態においても、スピントルク発振子へ印加される磁界(=ギャップ磁界)を、スピントルク発振子から発生する高周波磁界(Hac)の周波数を記録媒体の共鳴周波数にマッチングさせることができ、記録媒体の記録層の垂直磁化を反転させやすくさせることができる。磁気ディスク装置において記録媒体に記録される媒体磁化反転能力が増大した結果、信号強度が増大し、また、既記録信号の信号劣化を抑制できる。これにより、磁気ディスク上に記録保存される信号品質が向上し、その結果、記録密度を向上させることができ、また、信号の信頼性が向上する。以上のことから、記録媒体に記録される信号品質が向上し、高記録密度化を可能とする磁気記録ヘッドおよびこれを備えたディスク装置が得られる。   Also in the fourth embodiment configured as described above, the magnetic field (= gap magnetic field) applied to the spin torque oscillator is set to the frequency of the high frequency magnetic field (Hac) generated from the spin torque oscillator. The frequency can be matched and the perpendicular magnetization of the recording layer of the recording medium can be easily reversed. As a result of the increase in the magnetization reversal ability of the medium recorded on the recording medium in the magnetic disk device, the signal intensity increases and the signal deterioration of the recorded signal can be suppressed. Thereby, the signal quality recorded and stored on the magnetic disk is improved, and as a result, the recording density can be improved and the reliability of the signal is improved. As described above, the quality of the signal recorded on the recording medium is improved, and a magnetic recording head and a disk device equipped with the magnetic recording head that can achieve high recording density can be obtained.

本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

例えば、ヘッド部を構成する要素の材料、形状、大きさ等は、必要に応じて変更可能である。また、磁気ディスク装置において、磁気ディスクおよび磁気ヘッドの数は、必要に応じて増加可能であり、磁気ディスクのサイズも種々選択可能である。また、前述した第1および第2変形例は、前述した第2ないし第4の実施形態に適用してもよい。   For example, the material, shape, size, etc. of the elements constituting the head part can be changed as necessary. In the magnetic disk device, the number of magnetic disks and magnetic heads can be increased as necessary, and the size of the magnetic disk can be selected variously. Further, the first and second modifications described above may be applied to the second to fourth embodiments described above.

10…筺体、11…ベース、12…磁気ディスク、13…スピンドルモータ、
14…ヘッドアクチュエータ、25…制御回路基板、42…スライダ、
43…空気支持面(ABS)、44…ヘッド部、54…再生ヘッド、
58…記録ヘッド、60…主磁極、60a…先端部、60b…トレーリング側端面、
60c…リーディング側端面、62…ライトシールド磁極、62a…先端部、
62b…リーディング側端面(磁極端面)、65…スピントルク発振子、
65a…スピン注入層、65b…発振層、70、71…記録コイル、
72…リーディングシールド磁極、74…サイドシールド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Housing, 11 ... Base, 12 ... Magnetic disk, 13 ... Spindle motor,
14 ... head actuator, 25 ... control circuit board, 42 ... slider,
43 ... Air support surface (ABS), 44 ... Head part, 54 ... Reproduction head,
58 ... Recording head, 60 ... Main magnetic pole, 60a ... Tip, 60b ... Trailing side end surface,
60c ... leading side end face, 62 ... write shield magnetic pole, 62a ... tip,
62b ... leading side end face (magnetic pole end face), 65 ... spin torque oscillator,
65a ... spin injection layer, 65b ... oscillation layer, 70, 71 ... recording coil,
72 ... leading shield magnetic pole, 74 ... side shield

Claims (9)

記録媒体に対向する空気支持面と、
前記空気支持面から記録磁界を発生する主磁極と、
前記主磁極のトレーリング側にギャップを置いて対向するライトシールド磁極と、
スピン注入層および発振層を有し、前記主磁極の前記空気支持面側の先端部と前記ライトシールド磁極との間に設けられ高周波磁界を発生するスピントルク発振子と、を備え、
前記ライトシールド磁極は、前記スピントルク発振子を挟んで前記主磁極の先端部に対向する端面を有し、前記端面は、前記空気支持面に垂直な方向に対し、前記空気支持面に近い部位より遠い部位で前記主磁極との間隔が広くなるよう、前記主磁極からトレーリング側へ傾斜している磁気記録ヘッド。
An air bearing surface facing the recording medium;
A main magnetic pole for generating a recording magnetic field from the air support surface ;
A write shield pole facing the main pole with a gap on the trailing side;
A spin torque oscillator having a spin injection layer and an oscillation layer , provided between a tip portion of the main magnetic pole on the air support surface side and the write shield magnetic pole, and generating a high frequency magnetic field,
The write shield magnetic pole has an end face that faces the tip of the main pole across the spin torque oscillator , and the end face is close to the air support surface with respect to a direction perpendicular to the air support surface. A magnetic recording head inclined from the main magnetic pole to the trailing side so that the distance from the main magnetic pole becomes wider at a farther part.
前記ライトシールド磁極の端面は、前記空気支持面に近い部位より遠い部位で前記主磁極との間隔が広くなるように前記空気支持面から離れるに従って前記主磁極からトレーリング側へ階段状に傾斜している請求項に記載の磁気記録ヘッド。 The end face of the light shield pole is inclined to said stepping from the main magnetic pole according to distant sites closer site to the air bearing surface away from the air bearing surface spacing so widens between the main magnetic pole to the trailing side The magnetic recording head according to claim 1 . 前記ライトシールド磁極の端面は、前記スピントルク発振子の高さよりも前記空気支持面側に近い位置からトレーリング側へ傾斜している請求項1又は2に記載の磁気記録ヘッド。 3. The magnetic recording head according to claim 1, wherein an end face of the write shield magnetic pole is inclined toward a trailing side from a position closer to the air support surface side than a height of the spin torque oscillator. 前記主磁極は、前記スピントルク発振子を挟んで前記ライトシールド磁極に対向するトレーリング側端面を有し、前記トレーリング側端面は前記空気支持面に対して垂直に延びている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッド。The main magnetic pole has a trailing side end face facing the write shield magnetic pole across the spin torque oscillator, and the trailing side end face extends perpendicularly to the air support surface. 4. The magnetic recording head according to any one of 3 above. 前記空気支持面から離れた位置で前記主磁極とライトシールド磁極とを物理的に接合する接合部を備え、前記接合部は、前記主磁極とライトシールド磁極とを電気的に絶縁する絶縁層を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッド。 A joining portion that physically joins the main magnetic pole and the write shield magnetic pole at a position away from the air support surface ; and the joining portion includes an insulating layer that electrically insulates the main magnetic pole and the write shield magnetic pole. The magnetic recording head according to claim 1, comprising: a magnetic recording head according to claim 1; 前記主磁極のトラック幅方向両側に主磁極とはギャップを置いて配置されたサイドシールドを備えている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッド。   6. The magnetic recording head according to claim 1, further comprising side shields disposed on both sides of the main pole in the track width direction with a gap from the main pole. 前記主磁極のリーディング側にギャップを置いて配置され、前記主磁極とともに磁気回路を形成するリーディングシールド磁極を備えている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッド。   The magnetic recording head according to claim 1, further comprising a leading shield magnetic pole that is disposed with a gap on the leading side of the main magnetic pole and forms a magnetic circuit together with the main magnetic pole. 前記主磁極のリーディング側にギャップを置いて配置され、前記主磁極とともに磁気回路を形成するリーディングシールド磁極を備え、前記リーディングシールド磁極は前記サイドシールドと一体に形成されている請求項6に記載の磁気記録ヘッド。   The leading shield magnetic pole is disposed with a gap on the leading side of the main magnetic pole and forms a magnetic circuit together with the main magnetic pole, and the leading shield magnetic pole is formed integrally with the side shield. Magnetic recording head. 媒体面に対して垂直方向に磁気異方性を有する磁気記録層を有する記録媒体と、
前記記録媒体を回転する駆動部と、
前記記録媒体に対し情報処理を行う請求項1ないし8のいずれか1項に記載の磁気記録ヘッドと、
を備えるディスク装置。
A recording medium having a magnetic recording layer having magnetic anisotropy in a direction perpendicular to the medium surface;
A drive unit for rotating the recording medium;
The magnetic recording head according to claim 1, wherein information processing is performed on the recording medium.
A disk device comprising:
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